DE2166261B2

DE2166261B2 - Verfahren zum herstellen stabfoermigen materials fuer rauchzwecke

Info

Publication number: DE2166261B2
Application number: DE19712166261
Authority: DE
Inventors: Einosuke Kodaira Tokio; Kobari Masao Tokio; Miyanowaki Fumihiro; Kato Kunio; Yokohama Kanagawa; Mishida Ko; Shimizu Yukio; Tokio; Tamaki (Japan)
Original assignee: Ausscheidung aus: 21 44 462 The Japan Tobacco & Salt Public Corp., Tokio
Priority date: 1970-11-04
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2144462A1; JPS4820320B1; GB1355570A; DE2166261C3; CA948515A; FR2112434A1; DE2166261A1; FR2112434B1; DE2144462C3; DE2144462B2; IT1050145B; US3710805A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen stabförmigen Materials für Rauchzwecke.

Der hier im folgenden zur Anwendung kommende Ausdruck »callus« bezieht sich auf einen amorphen Zellenklumpen, der seine organbildende Fähigkeit verloren hat und dann gebildet wird, wenn ein Teil dieses Pflanzenkörpers auf einem festen Medium der Gewebekultur unterworfen wird und zeigt eine äußere Form, die dem Agglutinationsgewebe des Pflanzenkörpers ähnlich ist Der Ausdruck »Tabakzellen« bezieht sich auf eine feinflockige Dispersion der Zellen, die dann gebildet wird, wenn Teile dieses »callus« weiterhin beimpft und in einem flüssigen Medium unter aeroben Bedingungen gewebekultiviert werden. Eine derartige Tabakzellen enthaltende Flüssigkeit wird hier als »Zellenflüssigkeit« oder »Kulturbrühe« bezeichnet.

Bisher ist Rauchtabak vermittels eines Verfahrens hergestellt worden, das darin besteht, daß langzeitig eine Pflanze der Sorte Nicotiana auf dem Feld kultiviert wird und sich verwickelte Arbeitsgänge für das Herstellen von Zigaretten im Anschluß an die Ernte des Tabakblattes ergeben haben. Eine derartige Kultivierung der Pflanze ist jedoch den Einflüssen des bebauten Landes und des Klimas ausgesetzt und somit üben derartige Naturkräfte ihre Wirkungen auf die Art, die Menge und die Qualität sowie weitere Faktoren des Tabakblattes aus, das ja das Rohmaterial für Zigaretten darstellt.

Der Pflanzenkörper besteht gewöhnlich aus unzähligen Zellen, die Gewebe und Organe der Pflanze bilden und ihre Lebensfunktion bedingen. Es wurde kürzlich gefunden, daß ein vollständiger Pflanzenkörper direkt ausgehend von beliebigen Zellen des Pflanzenkörpers gezogen werden kann vermittels sogenannter Gewebekultur dieser Zellen, und eine derartige Gewebekultur ist für die Untersuchungen bezüglich der Verbesserung der Pflanzenzüchtung angewandt worden vermittels Auswahl von Zellen, die ausgezeichneten kinetischen Charakter der Pflanze besitzen. Es ist weiterhin bekannt, daß der sogenannte callus auf einem festen Medium vermittels derartiger Gewebekultur ausgebildet werden kann, während die Suspension feiner Pflanzenzellen durch Gewebekultur dieses callus in flüssigem Medium unter aeroben Bedingungen erhalten werden kann.

Es ist nun diese Gewebekultur von Pflanzen der Sorte Nicotina untersucht worden und hierbei gefunden worden, daß vermittels des callus erhaltene und in Kulturbrühe vermehrte Tabakzellen leicht für Rauchzwecke in ein stabartiges Material überführt werden kann. Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, ein einfaches Verfahren zum Herstellen von stabförmigem Material für Rauchzwekke zu schaffen.

Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein industrielles Verfahren zum Herstellen von stabförmigem Material für Rauchzwekke zu schaffen, das nicht durch die Bodenbedingungen oder Klimatischen Bedigungen beeinflußt wird.

Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin ein Verfahren zum Herstellen eines stabförmigen Materials für Rauchzwecke zu schaffen, das wenig oder kein Nikotin enthält und ausgezeichnete physikalische und organoleptische Eigenschaften besitzt

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch an sich bekanntes Kultivieren eines Pflanzenkörperteils der Sorte Nicotiana auf einem festen Nährmedium für Pflanzengewebe-Kultur, Überimpfen der so erhaltenen amorphen Zellklumpen in das Ausgangsnährmedium in flüssiger Form, weiteres an sich bekanntes Kultivieren desselben unter aeroben Bedingungen, Abtrennen der Tabakzellen aus der Kulturbrühe, Vermischen der Tabakzellen mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien unter Ausbilden einer Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80—93%, wobei die faserförmigen Produkte und die anorganischen Materialien die Raucheigenschaft des Endproduktes nicht beeinträchtigen. Gießen der Paste oder nach vorherigem Vermischen desselben mit weiteren Zusatzmitteln, in Stangenform und Gefriertrocknen der stabförmigen Paste.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dem L'nteranspruch zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in er Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt die Figur eine graphische Darstellung der Zunahme der gebildeten Tabakzellen und Abgabe des verbleibenden Zuckers in der Kulturbrühe in Abhängigkeit von der Zeit, wenn Zellen von Nicotiana tabacum var. hellgelb unter aeroben Bedigungen der Gewebekultur unterworfen werde, wobei als flüssige Medien solche herangezogen werden, die unterschiedlichen Gehalt an KH2PO4 besitzen.

Erfindungsgemäß werden die folgenden Pflanzen der verschiedenen Sorten, die zu der Sorte Nicotiana gehören, für die Gewebekultur herangezogen:

N. tabacum var. hellgelb, N. t. var. xanthi ova, N. t var. burley 21, N. t. var. enshu, N. t. matsukawa, N. t. var. nanbu, N. t. var. .shirodaruma, N. t. var. suifu, N. t.

inthj yaka, N. velutina. N. rustica und dgL und die

/ildsorten, wie N. giutinosa, N. acuminate. N. affinis, N.

nplexcaulis. N. arentsii. N. bigelovii, N. clevelandii. N.

jdlfolia, N. debneyi. N. excelsior, N. fragrans. N. glauca,

; gossei. N. ingulba, N. knightiana, N. luigsdorfn, N. s

lersii, N. repanda, N. multivalis, N. occidentalis var.

iliqua, N. rosultata, N. occidentails var. occi, N.

iuciflora, N. quadrlvalvis, N. raimondü. N. simians, N.

ilanifolia, N. stenocarpa, N. syvestris und dgl.

Diese Pflanzen der Sorte Nicotiana besitzen günstige- ₎₀

physiologische Eigenschaften für die Gewebekultur L Vergleich zu anderen Arten des Pflanzenkörpers, fid es sind bisher zahlreiche Untersuchungen bezüglich fer Gewebekultur unter Anwenden der Pflanzen der forte Nicotiana bekanntgeworden. In der Literatur sind ι s Literhin verschiedene weitere geeignete Zusammensetzungen für die Gewebekultur bekanntgeworden, wie IB. das sogenannte White medium (P. R. W h i t e: A handbook of Plant Tissue Culture, The konald Press Co New York. 1943), Heilers medium (These, Paris, et Ann. Sei. Nat. Bot. Biol. Veg, 14: 1-223; 1953), Murashige and Skogg's medium (Physiologie Plantan, VoI 15, 1962, 473-497) und Linsmaier und Skoogs medium (ibid., Vol. 18,1965,100-127).

Diese bekannten Medien bestehen aus anorganischen Substanzen und weiteren Spurenelementen, die bisher in dem Medium für das Wasserkulturverfahren von Pflanzen angewandt worden sind, Saccharide, Suxine (wachstumsfördernde Substanzen), Cytokinine, Vitamine und Aminosäuren. In diesen Medien werden insbesondere die folgenden Substanzen angewandt: anorganische Salze, wie Caliumchlorid, Calciumchlorid, Kaliumnitrat, Calciumnitrat, Natriumnitrat, Ammoniumnitrat, Natriumsulfat, Magnesiumsulfat, Kaliumphosphat, Natriumphosphat, Eisen(HI)-chlorid, Eisen(III)-sulfat Na₂-EDTA (Na₂-Äthylendiamintetraessigsäure), Mangansulfat, Zinksulfat, Borsäure, Kaliumjodid, Kupfersulfat, Natriumolybdat, Aluminiumchlorid und Kobaltchlorid, Saccharide, wie Sukrose, Glucose, Fructose und Mannose, Auxine, wie 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure und Indol-3-essigsäure, Cytokinine, wie Kinetin, Vitamine, wie Thiaminhydrochlorid, Pyridoxinhydrochlorid Nikotinsäure, Myoinositol und Biotin und Aminosäuren, wie Glyzin.

Die Zusammensetzungen der üblichen Medien für Gewebekultur wurden geprüft, und es werden die folgenden Ergebnisse erhalten:

1) Die Ausbeute an Tabakzellen in den Gewebekulturen unter Anwenden bekannter Medien war am höchsten, wenn das Linsmaier&Skoog-Medium angewandt wurde.

2) Das Anwenden von Phosphatmengen in der Größenanordnung von zwei- bis dreimal so viel als das Linsmaier & Skoog Mediums führt zu günstigen Wirkungen auf die Ausbeute an Tabakzellen. Das Medium enthält die größte Mengen an Phosphat unter den bekannten Medien, d.h. 340-510mg/1, wie in der Fig. 1 gezeigt, wo die voll ausgezogen gezeichnete Linie bezeichnet mit PiX 3 die Kurve des Trockengewichtes der Tabakzellen wiedergibt, die ausgebildet werden, wenn eine dreifache Phosphatmenge als diejenige des angewandten Mediums angewandt werden, und die voll ausgezogen gezeichnete Linie bezeichnet PiXi, ist eine ähnliche Kurve, wenn eine gleiche Phosphatmenge zu derjenigen des angewandten Mediums angewandt wird, wohingegen die gestrichelten Linien mit den gleichen Bezeichnungen die Kurven verbleibenden Zuckers in der Kulturbrühe entsprechend den voll ausgezogenen gezeichneten Linien darstellen.

3) Bei dem Linsmaier & Skoog Medium kann Myoinositol durch Thiaminhydrochlorid ersetzt werden.

Anhand der obigen Ausführungen wird ein Beispiel eines geeigneten Mediums für die Gewebekultur, wie es erfindungsgemäß Anwendung findet, im folgenden wiedergegeben:

Tabelle 1

NH₄NO₃	1,650 mg/1
KNO3	1,900 mg/1
CaCl₂ · 2 H₂O	440 mg/l
MgSO₄ · 7 H₂O	370 mg/1
KH₂PO₄	340 mg/1
Na₂-EDTA	37,3 mg/1
FeSO₃ · 7 H2O	27.8 mg/1
H3BO4	6.2 mg/1
MnSO₄ · 4 H₂O	22,3 mg/1
ZnSO₄ ■ 4 H₂O	8,6 mg/1
KI	0,83 mg/1
Na₂MoO₄ · 2 H₂O	0,25 mg/1
CuSO₄ ■ 5 H₂O	0,025 mg/1
CoCl₂ · 6 H₂O	0,025 mg'l
Sukrose	40,000 mg/1
23- Dichlorphenoxy- Essigsäure	0,2 mg/1
Thiaminhydrochlorid	1.0 mg/1
Kinetin	0.2 mg/1
pH (nach Sterilisation)	5,0-6,2 mg/1

Bezüglich der erfindungsgemäßen Arbeitsweise der Gewebekultur von Pflanzenteilen der Sorte Nicotiana werden z. B. Blätterteile, Stiele, Wurzeln, Blüten, Samen oder andere Bestandteile oder Gewebe der Pflanze gewaschen, oberflächensterilisiert auf ein geeignetes steriles Agarmedium für Gewebekultur aufgebracht, das die in der Tabelle I beschriebene Zusammensetzung aufweist und in einem Erlenmeyer-Kolben vorliegt, der mit Baumwolle gefüllt ist, und bei 25—35⁰C inkubiert. Diese Teile oder Bestandteile oder Gewebe quellen, und man erhält in 4 bis 5 Wochen den callus.

Dieser callus kann stufenweise vermittels wiederholen des obigen ähnlichen Kultierens im festen Medium reiner gestaltet werden, d. h. vermittels Beimpfen frischen festen Mediums mit kleinen callus Stückchen, die von dem bei dem vorhergehenden Kultivieren im festen Medium erhaltenen callus abgetrennt worden sind.

Der so erneut gebildete und auf dem festen Medium raffinierte callus wird sodann in ein flüssiges Medium eingeimpft, das die gleiche Zusammensetzung wie das feste Medium aufweist, jedoch ohne Agar und wird sodann 2—3 Wochen bei einer Temperatur von 25—35° C in einem Schüttler kultiviert. Das Impfmaterial beläuft sich auf etwa 3 g callus Frischgewicht zu 100 ml flüssiges Medium und der callus pflanzt sich in der Kulturflüssigkeit in Form einer flockigen Suspension fort, d. h. als »Tabakzellen«. Diese Tabakzellen werden feiner und bilden sich schneller, wenn die obige Schüttelkultur im flüssigen Medium wiederholt wird, d.h. Beimpfen frischen flüssigen Mediums mit einem Anteil der zuvor ausgebildeten Kulturbrühe, die die Tabakzellen enthält.

Die bei der Schüttelkultur erhaltene Zellsuspension wird in ein flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung eingeimpft und in eine Fermentiervorrichtung

aus rostfreiem Stahl eingebracht, während leichten Rührens unter Belüftung kultiviert. Das Impfmaterial beläuft sich auf >/io der Menge des Gesarntmediums, und ein intensives Rühren hat sich als unzweckmäßig aufgrund des Zerbrechens der Zellmembranen erwiesen. Die zur Belüftung angewandten Luftmengen belaufen sich auf etwa 0,5—200 Liter/Liter des Mediums/Minute, und die Kulturzeit beläuft sich auf eine Woche.

Die in dieser Weise kultivierten und in großen Mengen durch ein Belüften der Kultur unter Rühren vermehrten Tabakzellen können von der Kulturbrühe vermittels Abfiltrieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden, wobei die Zellmembran derselben nicht zerstört werden. Die abgetrennte Tabakzellensammlung enthält 90 bis 95 Gew.-% Feuchtigkeit, und die Ausbeute an Trockengewicht dieser Tabakzellen belauft sich auf 50 bis 65% des in der Kulturbrühe verbrauchten Zuckers und beträgt 15—20 g pro Liter des Mediums bei ansatzweisem Kultivieren. Die einzelne Stelle stellt hierbei ein Ellipsoid dar, der einen größeren Durchmesser von etwa 50—200 μ und einen kürzeren Durchmesser von etwa 30—50 μ besitzt.

Anhand der obigen Erläuterungen ergibt sich somit, daß wenigstens 4 bis 5 Wochen einer Kultur auf Agarmedium, 2 bis 3 Wochen der flüssigen Schüttelkultur und etwa 1 Woche Kultur unter Belüften in Flüssigkeit und Rühren erforderlich ist, so daß sich insgesamt eine Zeitspanne von 7—9 Wochen ergibt zwecks Erhalten von Tabakzellen, die für Rauchzwecke geeignet sind, und weiterhin wird Gesamtkulturzeit noch wesentlich dann verlängert, wenn in der oben beschriebenen Weise sowohl das Kultivieren auf festem Medium als auch flüssigem Medium wiederholt wird. Wenn die Kulturbrühe jedoch, bei der die Tabakzellen in homogener Suspension vermehrt werden, einmal in der Belüftungskultur unter Rühren vorliegt, kann eine derartige Kulturbrühe praktisch innerhalb einer kurzen Zeitspanne dadurch erhalten werden, daß man nach einem halbkontinuierlichen Verfahren arbeitet, bei dem ein Teil der Kulturbrühe herausgenommen wird unter Belassen eines weiteren Teils der Brühe in der Fermentiervorrichtung, und ein frisches steriles Medium tritt an die Stelle der verbleibenden KulturbrUhe, um so das Kultivieren der Tabakzellen erneut fortzusetzen. Wenn z. B. etwa die Hälfte des Volumens der KulturbrUhe aus der Fermentiervorrichtung entfernt und die Belüftungskultur fortgesetzt wird, nachdem die Fermentiervorrichtung mit frischem Medium versetzt worden ist, wird die sich anschließende logarithmische Wachstumsphase der Tabakzellen in der Kultur angenähert innerhalb eines oder zweier Tage zum Abschluß gebracht sein, und somit kann etwa die Hälfte der angenährt fertigen Kulturbrühe, die Tabakiellen in einer Menge von 13-1Sg Trockengewicht pro Liter enthält, jeden Tag oder jeden zweiten Tag unter Anwenden dieses halbkontinuierlichen Verfahrens erhalten werden. Weiterhin enthält die aus der Fermentiervorrichtung entfernte Kulturbrühe eine relativ große Menge an verbleibendem Zucker, und somit ist es vorteilhaft das Piltrat der entfernten Kulturbrühe wieder der Fermentiervorrichtung zuzuführen, nachdem dasselbe mit frischen Bestandteilen versetzt und ein Sterilisieren durchgeführt worden ist, um so das Filtrat erneut der Verwendung zuzuführen.

ErfindungsgemäB werden die vermittels Gewebekultur der Pflanzen der Sorte Nlcotiana erhaltenen Tabakzellen in ein für Rauchzwecke geeignetes stabartiges Material überführt.

In der US-PS 32 23 090 ist beschrieben, daß ein

Gemisch aus Tabakpulver, Wasser und geeigneten Zusatzmitteln in eine Stabform gegossen und gefrierge-

S trocknet wird unter Ausbilden eines für Rauchzwecke geeigneten stabförmigen Materials.

Es wurde nun gefunden, daß ein hierzu vergleichbares stabförmiges Material für Rauchzwecke leicht unter Anwenden von Tabakzellen erhalten werden kann.

ίο Frische Tabakzellen besitzen das spezifische Merkmal der Viskosität, und somit kann ein stabartiges Material mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften vermittels Gießen des Gemisches bestehend aus Tabakzellen und geeigneten Zusatzmitteln in eine Stabform und

is sodann Gefriertrocknen des stabförmigen Gemisches erhalten werden.

Erfindungsgemäß werden frische Tabakzellen, die aus der Kulturbrühe abgetrennt worden sind, mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien, die die Raucheigenschaften der Endprodukte nicht nachteilig beeinflussen, vermischt unter Ausbilden einer Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80—93%. Es ist bevorzugt, eine geringe Wassermenge zu dieser Paste zuzusetzen zwecks Einstellen des Feuchtigkeitsgehaltes der Paste, wenn der Gehalt an Tabakzellen in der Paste verhältnismäßig gering ist. Die in dieser Weise hergestellte Paste kann leicht in Stabform gegossen und sodann gefriergetrocknet werden, wobei dieselbe praktisch die gegossene Form aufrechterhält. Andererseits ist eine Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von unter 80% oder über 93% für ein Gießen in eine Stabform ungeeignet.
Erfindungsgemäß können die Zusatzmittel, wie aromatische Stoffe, Süßungsmittel, hygroskopische Mittel und Brennmittel, die in üblicher Weise bei dem Herstellen herkömmlicher rekonstituierter Tabake angewandt werden, die im Gemisch aus Tabakzellen mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigem Material und/oder anorganischen Materialien zugesetzt werden. Die aromatischen Stoffe, Süßungsmittel, hygroskopische Mittel können auch späterhin in das fertige, d. h. gefriergetrocknete, stabartige erfindungsgemäße Produkt eingebracht werden. Als faserförmigc Materialien können Pflanzenfasern, wie Zellstoff, Hanf, Bagasse, Zuckerrübenfasern, Tabakruppen und anorganische Fasern, wie Glasfasern sowie Kohlenstoffasern angewandt werden. Als entsprechende anorganische Materialien finden auch Kieselerde, Tonerde, Asbest, Kieselgur, Talk, Calciumcarbonat und Zeolith Anwendung.

Die Tabaksubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien, die mit den Tabakzeilen vermischt werden, führen iu einer Verbes-

S5 serung der physikalischen und organoleptischen Eigenschaften des getrockneten, stabartigen Materials, und zwar insbesondere bezüglich der mechanischen Festigkeit und des Füllwertes. Die Mengen derartiger Zusatzmittel belaufen sich auf das 0,3· bis 2,0fache des Trockengewichtes der Tabakzellen. Die Mengen der Zusatxmittel sind recht gering, und somit hat der Zusatz dieser Mittel nur geringe Einwirkung auf den Feuchtigkeit dor Paste. Die Tabelle H zeigt ein Beispiel des Verhältnisses

*5 zwischen der Zusammensetzung und Feuchtigkeitsgehalt der Paste, die aus Tabakzellen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 93% und getrocknetem Tabakpulver besteht.

Tabelle II

Zusammensetzung (Trockengewicht %)

Tabakzellen Tabakpulver

Feuchtigkeitsgehalt der Paste (Gew.-%)

69	31	903
51	49	87,5
38	62	84,7

Um die obige Paste in eine Stabform zu gießen, wird vorzugsweise eine kontinuierlich arbeitende, zylinderförmige Strangpreßvorrichtung angewandt Die Paste kann jedoch während des Vorliegens in einer stabförmigen Gießform gefroren werden. Das Vorsehen feiner Löcher von 0,2 mm bis 0,5 mm Durchmesser längsseitig durch die stabförmige Paste führt zu einem Zugwiderstand bei dem Rauchen des Endproduktes.

Die in Stabform gegossene Paste wird sodann vermittels Einbringen derselben in eine Temperaturzone von —20 bis -80⁰C schnellgefroren und im Anschluß hieran bei einer Temperatur von weniger als -5⁰C und einem Druck von weniger als 3 mm Hg gefriergetrocknet In dem Falle, daß die Paste langsam gefroren wird, bilden sich große Eiskristalle in dem gefrorenen Stab, und dies führt zu Nachteilen, indem die Trocknungszeit verlängert wird und die innere Poren des fertigen stabförmigen Produktes größer und weniger einheitlich werden.

Bei diesem Gefriertrocknen wird Feuchtigkeit (Eis) von der gefrorenen Paste vermittels Sublimieren entfernt, und somit wird die gefrorene Paste ohne jegliches einschrumpfen getrocknet, und deren ursprüngliche Form und Größe bleibt aufrechterhalten.

Tabelle III

Da die erfindungsgemäß als Rohmaterial in Anwendung kommenden frischen Tabakzellen im allgemeinen mehr als 90 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten im Inneren der Zellmembranen derselben, weist das gefriergetrockne te, stabförmige Material eine größere Anzahl feiner Poren und bemerkenswert geringe scheinbare Dichte auf. Da weiterhin die frischen Tabakzellen kohäsiv sind, so daß dieselben als Bindemittel in der Paste wirken, werden die Tabakblattsubstanzen und weitere Zusatz-

ίο mittel in dem getrockneten stabförmigen Material durch die Tabakzelle fest zusammen eingearbeitet, wobei der Stab eine geeignete Elastizität annimmt.

Das in der obigen Weise erhaltene stabförmige Material, dessen Feuchtigkeitsgehalt auf 10—14% eingestellt worden ist kann dem Rauchen nach dem Einschlagen in eine Umhüllung oder Versehen mit Filterspitzen an einem Ende derselben, zugeführt werden. Diese Zigarette besitzt milde und leichte organoleptische Eigenschaften aufgrund ihrer geringen

Gehalte an Nikotin und Teer und besitzt eine gute Brennfähigkeit aufgrund der Vielzahl der inneren Poren. Die Tabelle III zeigt Beispiele für das Gleichgewicht

des Feuchtigkeitsgehaltes (auf der Gewichtsgrundlage) des stabförmigen Materials das vermittels Gefriertrock nen der aus Tabakzellen und Tabakpulver bestehenden Paste hergestellt worden ist, wobei der Tabak von der Sorte N. tabacum var. hellgelb, abgeleitet wurde. Der Feuchtigkeitsgehalt wird gemessen dergestalt daß eine Probe in einen Schwefelsäure-Desikkator bei einer Temperatur von 20° C und unter den angegebenen Feuchtigskeitsbedingungen eingebracht wird und sodann bei einer Temperatur von 100⁰C 1 Stunde lang getrocknet wird.

Relative Luftfeuchtigkeit Zusammensetzung Trockengewicht Tabakzellen Tabakzellen Tabakzellen Tabakpulver

100% 69% 51% 100%

Tabakpulver Tabakpulver 31% 49%

50% 60% 70% 80%

13.0%	11,5%	10.8%	9,0%
16.1%	14.7%	13.7%	tl,5%
21,0%	18,9%	18,0%	14.9%
29.5%	27.1%	25.7%	21,8%

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Es wird Samen von N. tabacum var. hellgelb mit entionisiertem Wasser gewaschen, einige Sekunden in 95% Äthanol eingeweicht, sodann weiterhin etwa 10 Minuten in 10% Natriumhypochloritlösung und sodann mit sterilem Wasser gewaschen. Dieser Samen wird auf ein sterilisiertes festes Kulturmedium aufgebracht, das vermittels Zusats von t% Agar zu der in der Tabelle I aufgelegten Zusammensetzung hergestellt worden ist und sodann In einen mit Baumwolle verschlossenen Brlenmeyer-Kolben eingebracht und bei einer Temperatur von 26-3O⁰C etwa 4 Wochen inkubiert Wenn ein Reimanteil dieses Samens mit einem festen Medium In Berührung gebracht wird, bildet sich an diesem Berührungspunkt callus. Dieser callus wird abgeschnitten, auf ein frisches Medium der gleichen Zusammensetzung überfuhrt und kultiviert. Nachdem diese callus- 50

Kultur dreimal wiederholt worden ist, werden etwa 3 g callus auf der Grundlage des Frischgewichtes, ausgebildet in der letzten Kulturstraße in 100 ml flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung, jedoch ohne Agar, das in einem 500-ml-Sakaguchi-Kolben vorliegt, eingeimpft und auf einem Schüttler bei einer Temperatur von 28-3O⁰C kultiviert Nach etwa 2 Wochen pflanzen sich Tabaksellen in Suspension In der Flüssigkeit fort Bs worden etwa 10 ml dieser Kulturbrühe in 100 ml frisches flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung überführt und erneut schüttelkultiviert. Nachdem dieses Kultivieren fünfmal wiederholt worden ist, wird eine Kulturbrühe In der die Tabakzellen feiner und einheitlicher dlspergiert sind, in etwa I Woche erhalten.

Sodann werden etwa 100 ml dieser Kulturbrühe in I Liter flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung in einem 3-Llter-Kolben eingeimpft und t Woche schültelkultiviert Die in dem 3-üter-Kolben erhaltene Kulturbrühe wird In It Liter flüssiges Medium

eingeimpft, in einer 15-Liter-Fermentiervorrichtung gehalten und bei einer Temperatur von 3O⁰C unter einer Belüftungsgeschwindigkeit von 7,5 Liter/min und Rühren mit einer Geschwindigkeit von 50 U/min kultiviert. Nach 5 bis 6 Tagen werden etwa 5 Liter, d. h. etwa die Hälfte der Kulturbrühe, in der Fermentiervorrichtung, wo sich die Tabakzellen in Suspension fortgepflanzt haben, abgenommen und etwa 5,5 Liter frisches Medium, das getrennt hergestellt und sterilisiert worden ist, werden dem Fermentierer zugeführt, und es wird unter Rühren eine Belüftungskultur unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben mit der Ausnahme durchgeführt, daß die Belüftungsgeschwindigkeit auf 11,5 Liter/min erhöht wird. Nach 2 Tagen werden 5 Liter Kulturbrühe in gleicher Weise abgenommen und dem Fermentierer erneut frisches Medium zugesetzt. Somit werden einen Tag über den anderen 13—15 g Tabakzellen auf der Trockengewichtgrundlage pro Liter Kulturbrühe erhalten vermittels Wiederholen der oben angegebenen halbkontinuierlichen Kultur der Tabakzellen.

Es werden Tabakzellen wie oben beschrieben fortgepflanzt und von der Kulturbrühe vermittels Zentrifuge abgetrennt.

1,5 kg Tabakzellen auf der Grundlage des Frischgewichtes (die 103 g Trockengewicht aufweisen) werden vermischt und mit 100 g Teilen mit einer Größe entsprechend 1,19—0,50 mm verknetet, die dergestalt

.Tabelle IV

hergestellt worden sind, daß zerschnitzelter Tabak für Zigaretten einer bestimmten bekannten Marke getrocknet und vermählen werden, sowie 10 g Sorbitoj und einer geringen Menge Cascarillaöl, um so eine Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 87 Gew.-% auszubilden. Die Paste wird unter Anwenden einer zylinderförmigen Extrudiervorrichtung in einen Stab gegossen, der einen Durchmesser von 8 mm und eine Länge von 63 mm aufweist, wobei der Stab gleichzeitig einem Einbringen von feinen Löchern mit einem Durchmesser von 0,5 mm unter Anwenden dünner Drahtkerne unterworfen wird. Die stabförmige Paste wird vermittels Einbringen derselben in eine Temperaturzone von -20⁰C blitzgefroren, und anschließend wird der gefrorene Stab vermittels Anwenden eines Vakuum-Gefriertrockners bei einem Druck von 2,5 mm Hg und einer Temperatur von -7,2° C gefriergetrocknet. Das getrocknete stabförmige Material weist im Inneren eine Vielzahl feiner Poren auf. Nachdem der Feuchtigkeitsgehalt dieses Stabes auf 13% eingestellt worden ist, wird der Stab zusammen mit einer Filterspitze mit einer Länge von 17 mm, befestigt an einem Ende des Stabes, in eine Umhüllung eingewickelt, und einem Test bezüglich der physikalischen Eigenschaften und Rauchtest unterworfen, um denselben mit im Handel befindlichen Produkten der eingesetzten Tabakmarke zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV wiedergegeben.

Erfindungsgemaßes Produkt Produkte des Handels

Füllwert (g/Zigarette) 0,47

Härte (kg/Zigarette) 1,50

Nikotin im Rauch (mg/Zigarette) 0,3

Zugwiderstand beim Rauchen (mm H2O)

TPM im Rauch (mg/Zigaretten) 9,0

0,85
0,87
1,7
108
27,9

Jeder Test in dir Tabelle IV wird in der folgenden Weise gemessen:

Der Füllwert wird in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben gemessen.

Die Härte wird ausgedrückt in Belastung durch Pressen der Testzigarette in Durchmesserrichtung bis zur Zerstörung bei 1,5 mm. TPM im Rauch (Gesamtteilchen im Rauch) wird ausgedrückt mit der Gewichtszunahme eines Aeroiiolfilters (Glasfaserfolie) bedingt durch Adhäsion von rohem Teer (feuchtem Teer) auf dem Filter, wenn der Rauch der Testrigarette durch den Filter gezogen wird.

Nikotin im Rauch wird berechnet von der Wellenlän ge der Ultraviolettabsorbtion der wäßrigen Lösung, die dergestalt hergestellt wurden ist, daß roher Teer, der auf dem Aerosolfilter bei dem oben beschriebenen Messen der TPM Im Rauch anhaftet, unter sauren Bedingungen dampfdestilliert wird und sodann der Rückstand wiederum dampfdestilliert wird, jedoch im alkalischen Medium und sodann das Destillat angesäuert wird.

Der Zugwiderstand des Stabes beim Rauchen wird ausgedrückt durch die Druckdifferenz, die vermittels eines U-Rohrmanometers angezeigt wird, das mit Wasser gefüllt Ist, wenn der Luftstrom bei einer Geschwindigkeit von 17,3 ml/Sek. vermittels Anwenden einer Vakuumpumpe durch die Testilgarette abgezogen wird bei Vorliegen des U-Rohrmanomcters parallel bei einer Temperatur von 2O⁰C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60%.
Wie sich anhand der Ergebnisse der Tabelle IV ergibt

weist das erfindungsgemäß hergestellte stabförmige Material überlegene Eigenschaften hinsichtlich des Füllwertes, der Nikotin· und TPM-Menge im Rauch gegenüber handelsüblichen Produkten auf, wobei disselben einen geringfügig größeren Zugwiderstand

beim Rauchen als handelsübliche Produkte aufweisen.

Beispiel 2

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie im Beispiel I fortgepflanzt und gesammelt mit der

5* Ausnahme, daß ein Blattanteil von N.t. var. xanthi anstelle eines Samens von N. t. var. hellgelb angewandt wird. U kg Tabakzellen auf der Prlschgewlchtsgrundlage (103g Trockengewicht) werden vermischt und geknetet mit 75 g Teilchen mit einer MoichtngröQe

fto entsprechend 1.19-030 mm. hergestellt dergestalt, daß geschnitzelter Tabak für Zigaretten einer anderen Handelssorte als im Beispiel I getrocknet und vermählen wird, und 7Sg Calciumcarbonat und Sg

* Tu?,¹!. ^{IOwlt einer} ϊ·«ηΐ·η Wassermenge unter

<* Ausbilden einer Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt

von 83 Oew..%. Die Puste wird In ein Rohr mit einem

Durchmesser von 8 mm und einer Lange von 63 mm

gefüllt, wobei vier feint Löcher mit einem Durchmesser

von 0,5 mm durch den Stab vermittels Hindurchführen dünner Drahtkerne in das Rohr eingebohrt werden, und die Paste wird unter Einführen derselben in eine Temperaturzone von -20°C blitzgefroren. Der gefrorene Stab wird sodann vermittels eines Vakuum-Gefriertrockners bei einem Druck von 3 mm Hg und einer Temperatur von -5⁰C gefriergetrocknet. Es wird eine Geringe Menge Irisöl in das getrocknete stabförmige

Tabelle V

Material eingearbeitet, und der Feuchtigkeitsgehalt des Stabes wird gleichzeitig auf 11% eingestellt. Der Stab wird sodann mit einem Umschlag wie im Beispiel 1 eingeschlagen. Diese Zigarette wird Tests hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften und des Rauchens unterworfen im Vergleich mit handelsüblichen Produkten des eingesetzten Tabaks. Die Ergebnisse sind in der Tabelle V wiedergegeben.

Erfindungsgemäße Produkie

Handelsübliches Produkt

Füllwert (g/Zigarette) 0,58

Nikotin im Rauch (mg/Zigarette) 0,4

TPM im Rauch (mg/Zigarette) 5,1

Zugwiderstand beim Rauchen (mm H2O) 0,93

1,11

18,8 109

Beispiel 3

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Wurzelteil von N. gutinosa anstelle eines Samens von N. t. var. hellgelb angewandt wird. 1,5 kg Tabakzellen Frischgewicht (102g Trockengewicht) werden gesammelt und vermischt und verknetet mit 100 g Teilchen mit entsprechenden Größen von 1,19 bis 0,50 mm, die dergestalt hergestellt werden, daß geschnitzelter Tabak für Zigaretten einer weiteren Handelssorte getrocknet und vermählen wird und 10 g Holzbrei und eine geringe Menge Tabakextrakt beigemischt werden, um so eine Paste mit einem Feuchtigskeitsgehalt von 86 Gew.-% auszubilden. Die Paste wird sodann in ein stabförmiges Material zum Rauchen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 angegeben, gegossen.

Beispiel 4

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Stielteil von N. Debneyi anstelle eines Samens von N. t. var. hellgelb angewandt wird. 1,5 kg Tabakzellen Frischgewicht (104 g Trockengewicht) werden vermischt und geknetet mit 100 g Teilchen einer Maschengröße von 1,19—0,50 mm, die vermittels Trocknen und Vermählen geschnitzelten Tabaks für Zigaretten einer weiteren Handelssorte hergestellt worden sind, 10 g Propylenglykol und einer geringen Menge Benzoctinktur, um so eine Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 87 Gew.-O/o auszubilden. Die Paste wird sodann in ein stabförmiges Material für Rauchzwecke wie im Beispiel 1 angegeben, gegossen.

Beispiel 5

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Strunkteil von N. tabacum var. nambu anstelle von Samen N. t. var. hellgelb angewandt wird, 1,5 kg Tabakzellen Frischgewicht (106 g Trockengewicht) werden vermischt und verknetet mit 100 g Teilchen mit einer Größe von 1,19—0,50 mm, hergestellt vermittels Trocknen und Vermählen von geschnitzeltem Tabak für Zigaretten 5 g Aktivkohle und einer geringen Menge Menthol, unter Ausbilden einer Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 88 Gew.-%. Die Paste wird sodann in ein stabförmiges Material für Rauchzwecke wie im Beispiel 1 angegeben, gegossen.

Beispiel 6

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 mit der Ausnahme fortgepflanzt, daß ein Strunkteil von N. tabacum var. enshu anstelle eines Damens von N. t. var. hellgelb angewandt wird und daß das aus der Kulturbrühe von der Fermentiervorrichtung entnommene Filtrat nach Zusatz frischen Mediums und anstelle des frischen Mediums sterilisiert wird, der Fermentiervorrichtung zurückgeführt wird, wobei das frische Medium neu hergestellt und dem Fermentierer zugegeben worden ist. 1,5 kg Tabakzellen Frischgewicht (101 g Trockengewicht) werden gesammelt und anschließend in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 behandelt, wodurch ein stabförmiges Material für Rauchzwecke erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι ο Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen stabartigen Materials für Rauchzwecke, gekennzeichnet durch an sich bekanntes Kultivieren eines Pflanzenkörperteils der Sorte Nicotina auf einem festen Nährmedium für Pflanzengewebekultur, Überimpfen der so erhalte-

finen amorphen Zeilklumpen in das Ausgangsnährme- ^aium in flüssiger Form, weiteres an sich bekanntes Kultivieren desselben unter aeroben Bedingungen, Abtrennen der Tabakzellen aus der Kulturbrühe, vermischen der Tabakzellen mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien unter Ausbilden einer Paste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80—93%, wobei die faserförmigen Produkte und die anorganischen Materialien die Raucheigenschaft des Endproduktes nicht beeinträchtigen, Gießen der Paste, oder nach vorherigem Vermischen desselben mit weiteren Zusatzmitteln, in Stangenform und Gefriertrocknen der stabförmigen Paste.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmige Materialien und/oder anorganischen Materialien in einer Menge von dem 0,3- bis 2,0fachen des Trockengewichts der angewandten Tabakzellen in Anwendung kommen.

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