DE2206185C3

DE2206185C3 - Tabakfreies Rauchprodukt

Info

Publication number: DE2206185C3
Application number: DE19722206185
Authority: DE
Inventors: Theo Dipl.-Chem. Dr.; Müller Friedmann Dr.;Krebs Klaus Werner Dr.; 4047 Dormagen Eicher
Original assignee: Haarmann & Reimer Gmbh, 3450 Holzminden
Filing date: 1972-02-10
Publication date: 1977-03-31

Description

kennzeichnet, daß die Verschwelung in Gegenwart 35 ^d^S™_{ie wurde nun ge}f_Unden, daß c-e von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die ^rrascfienaerwe « _{z B}

füllstoffhaltige Cellulosefolie, eines löslichen Neu- ^¹y^S%^:_n ⁱ _s°_o;_c ^e _n ¹ _en ^aUVerlauf nimmt, wenn diese 5 tralsalzes, wie Natriumchlond, Natnumphosphat ^bjJ^^J_tiJS eines anorganischen Füllstoffs, oder Komplexsalzen des Mangans, Magnesiums, bis »^^c"5**S° Oihd

Eisens und Aluminiums mit Zitronensäure oder ₄o bestehend aus Weinsäure £& Z^

^^jL^^StL·^^, S solcher Mangandioxid, Ammoniumvan_dana_t und/oder ^^S^£^fTcS^^r Wasserstoffperoxid durchgeführt wird. 45 ^/^^^^^^„, _M*_than> Methanol und/oder

Essigsäure, unter verminderter Wasserabspaltung, so daß die Schwelprodukte aus den füllstoffhaltigen Cellulosefolien ein Kohlenstoff-Wasser-Verhältnis auf-50 weisen, das etwa dem der Cellulose entspricht.

Die mit den verschwelten, füllstoffhaltigen Folien

auf Cellulosebasis beispielsweise hergestellten Filterzigaretten zeigen gute Glimmeigenschaften und liefern je nach Abbaugrad der Cellulose Kondensatmengen 55 zwischen 0,5 und 3 mg/Zigarette bei einem Füllgewicht von 0,7 bis 1,0 g. Die Kondensatbestimmung d h Ct Stdard Nr J° ^dHJ^hjgg£

gewicht von 0,7 bis 1,0 g

Die Erfindung betrifft ein tabakfreies Rauchprodukt wurde nach Coresta Standard Nr. J° ^dHJjgg£

mit eerineem Rauchkondensat, bestehend aus einer Gegenstand der Erfindung ist daher ein tabakfreies

SschweUe^Γ HydroxMe Oxide und Oxihydrate von Rauchprodukt, bestehend aus emer verschwelten Fohe

riumimumⁿun_d ^y/oder Eisen und/oder Kieselsäure als 6o auf Cellulo^bas.s mil^ genngerj'^^nsa^;

anorganische Füllstoffe enthaltenden Folie auf CeUu- durch gekennzeichnet, daß die CeHuIo efolie 5 b,

losebasis.sowieeinVerfahrenzurHerstellungderselben. ^XG^^^^_t^^^_&^^ü^'^

Die Herstellung von Tabakersatzstoffen auf Cellu- anorganischen Füllstoffes, bestehend aus Hydroxiden,

losebasislow ie die Eignung dieser Produkte als Zu- Oxiden bzw. Oxihydraten von Aluminium und/oder

mÄiS^pSnte für Tabak ist bekannt. Der- 6₅ Eisen und/oder Kieselsäure enthält und d.e Ce lulose

S Shgemische werden vorgeschlagen, um den einen Abbaugrad von 5 bis 30 Gew.chtsprozent vor-

Anteil der im Tabak vorhandenen schädlichen zugsweise Ii. bis 25 Gewichtsprozent, und ein Kohlen-

Subs anzen ^abzusetzen. Als Zusatzstoffe sind stoff-Wasser-Verhältnis von 1: 0,8 b.s 1:1 aufweist.

Gegebenenfalls enthält die Cellulosefolie zusätzlich t bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die unbehandelte füllstoffhaltige Cellulose, lösliche Neutralsalze, wie Natriumchlorid, Natriumphosphat, Komplexsalze des Magnesiums, Mangans, Eisens und Aluminiums mit Carbonsäuren, wie Magnesiumeisencitrat, Manganeisencitrat oder Magnesiumaluminiumcitrat oder die entsprechenden Tartrate.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines tabakfreien Rauchproduktes in Form einer Folie auf Cellu!osebasis durch Verschwelen der Cellulose; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine 5 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Cellulose, eines anorganischen Füllstoffs, bestehend aus Hydroxiden, Oxiden bzw. Oxihydraten von Aluminium und/odra: Eisen und/oder Kieselsäure enthaltende Cellulosefolie Temperaturen zwischen 150 und 300⁰C unterworfen wird, bis die Cellulose einen Abbaugrad von 5 bis 30 Gewichtsprozent erreicht hat.

Eine Verkürzung des Schwelprozesses tritt ein, wenn der füllstoffhaltigen Cellulosefolie lösliche Neutralsalze in Mengen von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die füllstoffhaltige Cellulosefolie, zugesetzt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden auch noch 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die füllstoffhaltige Cellulosefolie eines Oxidationsmittels zugesetzt. Als Oxidationsmittel werden Kaliumpermanganat, Mangandioxid, Ammoniumvanadat oder Wasserstoffsuperoxid verwendet. Der Schwelprozeß kann auch in einem Inertgasstrom oder im Vakuum durchgeführt werden. Die Verschwelung wird vorzugsweise in einer geheizten Kammer in einem Temperaturbereich von 220 bis 28O⁰C durchgeführt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden rauchbare füllstoffhaltige Folien auf Cellulosebasis erhalten, die bei einem Abbaugrad bis 30 Gewichtsprozent eine gute Verarbeitbarkeit zeigen, d. h., derartige Folien lassen sich im feuchten Zustand rollen, wickeln und schneiden, während die nach den bekannten Verfahren thermisch abgebauten Folien ohne Füllstoff bei geringer mechanischer Beanspruchung zerfallen. .

Durch Erhöhung des Abbaugrades läßt sich die Rauchmenge so weit reduzieren, daß bei etwa 30% Gewichtsverlust ohne Salze und bei etwa 20% Gewichtsverlust mit Salzen, beispielsweise mit Magnesiumeisencitrat, Manganeisencitrat, Magnesiumaluminiumtartrat, Ammoniumeisencitrat und/oder -tartrat sowie Ammoniumaluminiumcitrat oder -tartrat, mit Chelatkomplexen organischer Säuren mit Eisen und Aluminium nahezu kein Rauch mehr gebildet wird. Dadurch können Kondensatwerte zwischen 0,5 und ? mg pro Zigarette erreicht werden.

Wesentlich für diese Eigenschaften, nämlich geringes Rauchkondensat, verringerte Rauchschärfe und neutraler Rauchgeschmack, ist das ausgeglichene Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff zu Sauerstoff in der erfindungsgemäßen Folie. Da die Produkte im allgemeinen ein Wasserstoff-Sauerstoff-Verhältnis entsprechend der Zusammensetzung des Wassers besitzen, wird im folgenden das Verhältnis von C: H : O vereinfachend als Verhältnis Kohlenstoff zu Wasser ausgedrückt.

Die thermische Behandlung einer Cellulosefolie ohne Füllstoffe wurde im Vergleich zu einer solchen mit 44,6 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid bei 240⁰C über unterschiedliche Zeitspannen durchgeführt. Die Folie ohne Füllstoff war mit 1 Gewichtsprozent Phosphorsäure imprägniert. In Tabelle I sind die Kohlenstoff-Wasser-Verhältnisse und der Gewichtsverlust nach 0,5, 1 und 2 Stunden aufgetragen.

Die Dehydratisierung nicht füllstoffhaltiger Cellulosefasern ist bei M. M. T a η g und R. B a c ο η

ίο (Carbon, 1964, Vol.2, S.211 bis 220) beschrieben und stimmt mit den gefundenen Werten für die Cellulosefolien ohne Füllstoffe weitgehend überein. Im Gegensatz dazu muß bei einer füllstoffhaltigen Folie neben der üblichen Dehydratisierung eine stärke Abspaltung leicht flüchtiger Kohlenstoffverbindungen erfolgen.

Tabelle I

Zeit Folie ohne Füllstoff

Std. Gewichts

verlust C:H.O*)

Folie mit Füllstoff

Gewichtsverlust C: H₈O*)

0,5 36,3% 6:2,9 17,1% 6:5,8

1 48,2% 6:2,6 28,5% 6:4,9

2 53,0% 6:2,5 37,3% 6:4,8

■") Bestimmt durch Elementaranalyse.

Bei der Bestimmung des Kohlenstoff-Wasser-Verhältnisses wurde die Dehydratisierung des Füllstoffs durch Vergleichsversuche festgestellt und entsprechend berücksichtigt.

Der bei den verschwelten, füllstoffhaltigen Cellulosefoiien entstehende Rauch ist in einem weiten Bereich verträglich mit tabakeigenen und künstlichen Aromakomponenten. Durch Waschen in Wasser lassen sich nichtflüchtige, lösliche Schwelprodukte leicht entfernen. Eine anschließende Behandlung mit wäßrigem oder gasförmigem Ammoniak und/oder Metallchelatlösungen, Abquetschen und Trocknen verleiht den Folien eine tabakähnliche Note.

Weiterhin kann eine geschmackliche Verbesserung durch Behandeln der verschwelten, füllstoffhaltigen Cellulosefolie mit flüchtigen organischen Lösungsmitteln, beispielsweise mit niedrigen Alkoholen, Ketonen, Halogenkohlenwasserstoffen oder Paraffinen erfolgen. Es wird somit erreicht, daß die verschwelte, füllstoffhaltige Cellulosefolie sowohl gegenüber Aromakomponenten, seien es synthetische oder durch Extraktion von Tabak gewonnene Stoffe, die gegebenenfalls einer Behandlung mit Ionenaustauschern oder durch Verteilung zwischen nicht mischbaren Lösungsmitteln von Ballaststoffen befreit wurden, als auch gegenüber verschiedenen Tabaksorten, wie Burley, Virginia und Orient, in Abmischung verträglich ist. In jedem Fall läßt sich ein bezüglich Tabakaromen unveränderter, harmonischer Geschmackseindruck verwirklichen.

Beispiele 1 bis 4

Eine Papierbahn mit 44,6 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid als Füllstoff wurde verschiedene Zeiten bei 240⁰C in einer Kammer behandelt. In Tabelle II sind die Gewichtsverluste der Folie und die im Vergleichsversuch bestimmten Gewichtsverluste des Aluminiumhydroxids aufgetragen.

Tabelle Π

Beispiel Zeit Gewichtsverlust Davon entfallen

der Fc Üe auf das Alumi

niumhydroxid Std. % Gewichtsprozent

1
2
3
5

14
25
30
39

14,6

etwa 15,4 etwa 15,4

Füllstoffs berechnete Kohlenstoff-Wasser-Verhältnis aufgetragen.

Tabelle III Beispiel

25,1
25,5
24,6
22,6

4,8
4,2
3,2
2,9

36,7
32,4
33,1
28,2

C: H₁O

6:6
6:5,7
6:6
6:5,2

Die mechanischen und organolepti sehen Eigen-

In Tabelle III sind die Analysenwerte zu den Bei- schäften ^y^^^^rS^^^S^ spielen 1 bis 4 sowie das unter Berücksichtigung des 15 Beispiele 1 bis 4 sind in Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV Beispiel

Mechanische Eigenschaften Hauptstromrauch Geschmack

Schärfe

Kondensat
mg

gut schneidbar

gut roll- und
schneidbar

angefeuchtet gut
schneid- und verarbeitbar

starke Rauchbildung

verminderte Rauchbildung

raucharm

cellulosisch jedoch
schwächer als
Ausgangsmaterial

schwach cellulosisch
keiner

etwas

sehr
wenig

keine

3,0

2,8

2,1
1,4

Unter gleichen Rauchbedingungen (Coresta Norm Nr. 10) ergab eine handelsübliche Filterzigarette, Typ Nikotinarm, eine Kondensatmenge von 21,1 mg.

Nach Coresta, Norm Nr. 10, werden die Testzigaretten auf ein Cambridgefilter unter folgenden Bedingungen abgeraucht. Zugvolumen 35 ml, Zugdauer 2 See, Zugfrequenz 60 See.

Beispiel 5

Die als Ausgangsmaterial dienende Papierbahn mit 44,6 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid als Füllstoff wurde bei 230⁰C verschwelt, bis der Gewichtsverlust 20 % betrug. Hierzu war eine Zeit von 1 Std. und 45 Min. notwendig. Kondensatmenge einer Filterzigarette mit 800 mg: 2,5 mg. C/H₂O-Verhältnis 6:5,8.

Beispiel 6

Durch Imprägnieren der Papierbahn der Beispiele 1 bis 5 mit einer wäßrigen Lösung, die 3 Gewichtsprozent Natriumchlorid und 6% Magnesiumeisencitrat enthielt, nimmt diese um 6 Gewichtsprozent zu. Innerhalb von 20 Minuten ist bei 230⁰C ein Gewichtsverlust von 20 %, bezogen auf das Ausgangsmaterial, erreicht. C/H-jO-Verhältnis 6 : 5,6. Pvauchkondensat einer Filterzigarette mit 800 mg Füllgewicht: 2,4 mg.

Beispiel 7

Eine gemäß den Beispielen 1 bis 5 eingesetzte Papierbahn wurde durch eine wäßrige Kaliumpermanganatlösung getaucht und getrocknet, derart, daß die Gewichtszunahme 2% betrug. Anschließend wurde sie mit Natriumchlorid und Magnesiumeisencitrat analog zu Beispiel 6 imprägniert, wobei die Gewichtszunahme bei 6% lag. Die Verschwelung dieser Folie erfolgte

innerhalb von 20 Minuten mit 30% Gewichtsverlust bei 230⁰C. C/H₂O-Verhältnis 6: 5,2.

Rauchkondensat einer Filterzigarette mit 800 mg Füllgewicht: 0,8 mg.

Beispiel 8

Eine Papierbahn, die 30 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid enthielt, wurde mit einer wäßrigen Lösung von 3 Gewichtsprozent Natriumchlorid, 3 Gewichtsprozent Magnesiumeisencitrat und 3 Gewichtsprozent Manganeisencitrat behandelt, so daß die Gewichtszunahme nach dem Trocknen 7,6% betrug. Bei 24O⁰C ergab sich nach 20 Minuten ein Gewichtsverlust von 24,1%. Durch Elementaranüyse wurde ein Kohlenstoff-Wasser-Verhältnis von 6:4,8 bestimmt. Kondensat einer Filterzigarette mit 800 mg Füllgewicht: 1,2 mg.

Beispiel 9

Eine Papierbahn, die 22,1 Gewichtsprozent Aluminiumhydroxid und 8 Gewichtsprozent Kieselsoi als Füllstoffe enthielt, wurde nach dem Imprägnieren mit einer wäßrigen Lösung von 3 Gewichtsprozent Natriumchlorid und 6 Gewichtsprozent Magnesiumaluminiumcitrat dem Verschwelen bei 240⁰C unterworfen. Der Gewichtsverlust betrug nach 20 Minuten 19,8%. Die Elementaranalyse ergab ein C/H₈O-Verhältnis von 6: 5,2.

Kondensat einer Filterzigarette mit 800 mg Füllgewicht: 2,8 mg.

Die mechanischen und organoleptischen Eigenschaften der nach den Beispielen 5 bis 9 hergestellten Folien sind in Tabelle V zusammengefaßt.

Tabelle V Beispiel

Mechanische Eigenschaften Hauptstromrauch

Geschmack Schärfe Kondensat Zugzahl

mg

feucht gut schneidbar, schwache neutral keine 3,0 9

trocken etwas Staub Rauchbildung

wie Beispiel 5 nahezu keine mild keine 2,4 8,5

nahezu keine Rauchbildung

7 wie Beispiele 5 und 6 keine Rauchbildung keiner keine 0,8 8,6

8 wie Beispiele 5 bis 7 schwache mild keine 1,2 8,2

Rauchbildung neutral

9 wie Beispiele 5 bis 8 schwache neutral leichte 2,8 8,0

Rauchbildung Schärfe

Die Verwendung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz, beschränkt sein.

MB 613/440

Claims

! 2 Cellulosederivate, Cellulose, mit Salzen behandelte Cellulose bzw. -derivate und Polygalakturonsäuren Patentansprüche: ^ deren Derivate beschrieben worden. ,_ , , Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines

1. Tabakfreies Rauchprodukt, bestehend aus S ™L_{S au}f Kohlenhydratbasis bekannt, bei einer verschwelten Folie auf Cellulosebasis mit 5 '^rv*.' J₅₆ Cellulose einem katalytisch thergeringemRauchkondensat,dadurchgekenndem»v unterworfen wird. Als Abbaukatalyz e i c h η e t, daß die Cellulosed 5 bis 50 Ge- ™^s™^e" *° hierbei eine starke Mineralsäure, Salze Wichtsprozent, bezr^en auf die Cellulose eines ^rlSuren mit schwachen Basen, Alkalihydroxid anorganischen FülLtoffes, bestehend aus Hydro- dies«z*» _{einer schwache}n Säure eingesetzt. xiden, Oxideii bzw. Oxihydraten voe Aluminium i° oder erη λ« ^ ^^ _{katalysierten Abbau}. und/oder Eisen und/oder Kieselsäure enthält un-? Baieuie _{erfoJ vorwiegend} eine Dehydradie Cellulose einen Abbaugrad von 5 bis 30 Ge- prm«> aer ^ ^ _{Anrekherung des} _γ _ohlen. wichtsprozent und e*n Kohlenstoff-Wasser-Ver- osi©rung, ^ _{rMUnis zu Wassersto}ff und Sauerstoff, hältnis von 1:0,8 bi* 1:1 aufweist ^°^s . _Cellulose, j_m Abbauprodukt kommt

2. Tabakfreies Rauthprodukt nach Anspruch 1, 15 bezogen aui cue _{R L R e} i _{s e Γι R}. _{M a r t} j _{n a} dadurch gekennzeich-v-1, daß die Folie I bis »Gto- (^ν&·^^υ _ο J _h _f'_{f Angew}. _Chem. 82,1970, S. 401). wichtsprozent, bezogeu auf die unbehiindelte full- uno_ υ. w Produkten auf Cellulosebasis stoffhaltige Cellulose, löshche Neutralsalze, wie *« ^⁴ _{Vennind der} Verbrennungsschärfe Natriumchlorid, Natriumphosphat oder Komplex- sollte -j _dtsschädji_chen Stoffe im Rauch zu salze des Mangans, Magnesiums Eisens und Alu- *» ^Tg» _{man die} ^_1n Verbrennen der miniums mit Zitronensäure oder Weinsäure enthalt. ^f" infolee des Schwelprozesses auftretenden

3. Verfahren zur Herstellung eines tAaktaa CA f^_{nstoSveTbindmgen>} _wie niedrigmole-Rauchproduktes m Form einer Folie auf Cellulose- J"Pf" Aidd:vde und Carbonsäuren, durch einen vorbasis durch Verschwelen der Cellulose, dadurch ^,X^Swelprozeß entfernt. Man nimmt also gekennzeichnet, daß eine 5 bis 50 Gewichtsprozent, *5 P**f£™ V₀S Sraus, wie er beim Abbrennen bezogen auf die Cellulose, eines anorganischen "X_n stattfindet. Bei einer solchen Füllstoffes, bestehend aus Hydroxiden Oxiden «gjmuß erreicht werden, daß eine Anrei- bzw. Oxihydraten von Aluminium und/oder Eisen Ven^wdung £«» _{ff im Ahbauprodukt nicht} und/oder Kieselsäure enthaltende CdMortfe chemng de. Kohle^ ^ _VenchweIen _vm Temperaturen _t zwischen 15C und_ 300.C!unter- 30 erfolg· ^ ^^ ^ _{so ges wer}.