DE2309152A1

DE2309152A1 - Rauchgemisch

Info

Publication number: DE2309152A1
Application number: DE19732309152
Authority: DE
Inventors: James Forrester Morman; William Malcolm Logan Wood
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-03-14
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1973-09-27
Also published as: GB1362611A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rauchgemische und insbesondere auf Rauchgemische, die mit Nikotin verstärkt sind.

Tabakersatzmaterial, ob es sich nun um ein natürliches oder um ein synthetisches Material handelt, erzeugt im allgemeinen einen Rauch, der zwar für die Gesundheit weniger gefährlich ist als Tabakrauch, der aber im Geschmack und Effekt einer Verstärkung bedarf. Die Verstärkung mit Nikotin bringt Schwierigkeiten mit sich, da dieser Stoff instabil und flüchtig ist.

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ORIGINAL INSPECTED

Las Gleiche gilt, wenn Tabak, wie z.B. rekonstituierter Tabak, mit Nikotin verstärkt wird. Der Rauch aus neu hergestellten Geniischen, die Tabak oder Tabakersatz enthalten, der mit Nikotin verstärkt ist, ist zwar zufriedenstellend, aber bereits nach einer kurzen Lagerung wird festgestellt, daß die Nikotinabgabe im Rauch beträchtlich gefallen ist.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein verbessertes Rauchgemisch vorgeschlagen, welches ein raucherzeugendes Substrat enthält, das mit Nikotin verstärkt ist, wobei das Kennzeichen darin besteht, daß es auch teilchenförmiges Eisenoxyd und/oder Titandioxyd in einer ausreichenden Menge enthält, die Stabilität des Nikotins zu erhöhen.

Die Erfindung ist von Wert bei natürlichen und auch bei künstlichen raucherzeugenden Substraten oder Gemischen daraus. Sie ist besonders von Wert bei raucherzeugenden Substraten, die modifiziertes Kohlehydrat enthalten, und zwar insbesondere ein modifiziertes Kohlehydrat, das dadurch hergestellt worden ist, daß ein Kohlehydrat einem katalysiertem thermischen Abbauverfahren (beispielsweise bei einer Temperatur von 1CO bis 25O⁰C, wie es in der GB-PS 1 113 979 beschrieben ist) unterworfen wird, bis der Gewichtsverlust des abgebauten Kohlehydrats weniger als 90 Gew.-fi des ursprünglichen Kohlehydrats beträgt. Die Erfindung ist insbesondere von Wert bei raucherzeugenden Substraten, die modifizierte Cellulose enthalten, die durch Erhitzen von '^-Cellulose zwecks Hervorrufung eines Gewichtsverluste (beispielsweise auf 100 bis 25O⁰C) in Gegenwart von Ammoniumsulfamat hergestellt worden ist.

Ein weiteres wertvolles Substrat für die Verwendung gemäß der Erfindung wird durch das Verfahren der DT-OS 2 114 034

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erhalten. Bei diesem Verfahren wird eine Verbindung der Formel R¹COCH₂CH₂COR² (I), worin R¹ und R²,^dgfeich oder verschieden sein können, jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder Formylgruppe stehen, oder ein Vorläufer einer solchen Verbindung (I) einer sauer oder basisch katalysierten Kondensation unterworfen wird.

Andere raucherzeugende Substrate, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind solche, deren Brennmaterial auf verschiedenen Kohlehydraten, wie z.B. Cellulose oder oxydierte Cellulose, oder auf Celluloseäther, beispielsweise Carboxymethylcellulose, basiert. In ähnlicher Weise kann auch Tabak als raucherzeugendes Substrat verwendet werden.

Das zur Verstärkung des raucherzeugenden Substrats verwendete Nikotin kann in der freien Basenform vorliegen oder es kann als Salz verwendet werden, wie z.B. als Citrat, insbesondere dann, wenn auch basisches Material anwesend ist. Die Menge des für die Verstärkung verwendeten Nikotins hängt von der bereits im Substrat vorhandenen Menge und vom Nikotingehalt, an den die Raucher gewöhnt sind, ab. Im allgemeinen ist eine Verstärkung mit 5 Gew.-?o Nikotinbase ausreichend. Kleinere Mengen können gegebenenfalls verwendet werden, wenn ein geringerer Effekt erwünscht ist oder wenn das Substrat bereits Nikotin enthält.

Mit dem Ausdruck ?Eisenoxyd" sind Oxyde von Eisen gemeint, welche sich der Formel Fe₂O, nähern. Das Material, das die bekannte dunkelrote Farbe aufweist, ist besonders wirksam. Es können aber auch gelbe und braune Formen verwendet werden. Feinverteiltes Material, wie z.B. solches, das für Pigmentzwecke oder für Polituren verwendet wird, ist zufriedenstellend

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Kleinere Teilchengrößen sind im allgemeinen die wirksamsten. Auch das Titandioxyd sollte vorzugsweise in einer feinzerteilten Form vorliegen, wie sie für Pigmentzwecke verwendet wird. Es ist nicht nötig, größere-Mengen Eisenoxyd und/oder Titandioxyd zu verwenden. Vorzugsweise überschreitet die Gesamtmenge 5 Gew.-i> oder höchstens 10 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des Substrats, nicht. Sogar Mengen von 1 <p sind wirksam.

Die erfindungsgemäßen Rauchgemische können zusätzlich zu den bereits genannten Bestandteilen andere Stoffe enthalten, wie sie normalerweise in Rauchgemischen anwesend sind, um gewünschte physikalische Eigenschaften und Brenneigenschaften zu erzielen. Beispielsweise können die Gemische Glimmbeeinflussungskatalysatoren, Materialien zur Verbesserung des Zusammenhalts und der Farbe der Asche, Geschmacksmittel, Medikamente, Feuchthaltemittel und filmbildende Binder enthalten.

Vorteilhafterweise enthalten die Rauchgemische zusätzlich eine wirksame Menge eines Stoffs, der beim Rauchen des Gemischs im Rauch einen sauren Stoff erzeugt, wodurch die Stickigkeit des Rauchs verringert wird. Die Verwendung von Stoffen, die saure Stoffe erzeugen, um die Stickigkeit von mit Nikotin verstärkten Materialien zu verringern, ist in der DT-OS 2 244 030 beschrieben.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Rauchgemische können das raucherzeugende Substrat, das Nikotin, das Eisenoxyd und/ oder das Titandioxyd und alle anderen Bestandteile in irgendeiner zweckmäßigen Weise gemischt werden.

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Bei einem bevorzugten Verfahren werden die erfindungsgemäßen Rauchgemische in Folienform dadurch hergestellt, daß das Nikotin und das Eisenoxyd und/oder Titandioxyd in eine wäßrige Aufschlämmung des raucherzeugenden Substrats, das vorzugsweise einen Binder enthält, einverleibt werden,und die wäßrige Aufschlämmung dann zur Bildung einer Folie ausgebreitet und getrocknet wird.

Es 'sind in der Technik Verfahren für die Herstellung von Folien aus raucherzeugenden Substraten bekannt. Sie werden beispielsweise bei der Herstellung von rekonstituiertem Tabak verwendet. Binder, die verwendet werden können, sind z.B. Gummis, wie z.B. Guar-Gumm und Johannisbrotgummi, sowie Celluloseäther, insbesondere Carboxymethylcellulose und die Salze davon. In die Aufschlämmung können neben dem Nikotin alle anderen Bestandteile einverleibt werden.

Alternativ kann das Nikotin dem getrockneten Folienmaterial, welches das Eisenoxyd und/oder Titandioxyd enthält, in irgendeiner bekannten Weise zugesetzt werden, und zwar beispielsweise dadurch, daß man es in einer Lösung aufspritzt oder daß man es mit Druckrollen aufbringt, wie es beispielsweise in der DT-OS 2 251 316 beschrieben ist.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rauchgemische ist das Nikotin viel stabiler als bei vergleichbaren Gemischen, bei denen das Eisenoxyd und/oder Titandioxyd weggelassen worden ist. Infolgedessen können Zigaretten, welche die Rauchgemische enthalten, gelagert werden, ohne daß der Nikotingehalt in der Zigarette selbst oder im Rauch der Zigarette übermäßig abnimmt. Die Lagerung der Rauchgemische unter Stickstoff bewahrt den Nikotingehalt sogar noch während längerer Zeiten.

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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, worin die Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind.

Beispiel 1 (Vergleich)

4,4 Teile Glycerin und 2,5 Teile Kaliumeitrat wurden in 36 Teilen destilliertem Wasser aufgelöst, und die erhaltene Lösung wurde zu einer gerührten Lösung von 6,3 Teilen Natriumcarboxymethylcellulose in 150 Teilen heißem destillierten Wasser zugegeben. Diese Lösung wurde dann zur Herstellung einer Aufschlämmung verwendet, indem 12,6 Teile Calciumcarbonat, 21,9 Teile Magnesiumcarbonat, 14 Teile eines Materials, das durch Erhitzen von mit 10 % des Eigengewichts an Ammoniumsulfat imprägnierter iX-Cellulose während 4 st bei 12O⁰C hergestellt worden ist, und eine Lösung von 2,5 Teilen Zitronensäure und 2,1 Teile Nikotin in der geringst möglichen Menge Wasser eingerührt wurden. Nachdem eine homogene Aufschlämmung hergestellt worden war, wurde diese auf Glasplatten gegossen und getrocknet, um einen Film mit einer Dicke von 0,15 mm herzustellen.

Das Material wurde geschnitten, zerkleinert und in Zigaretten mit einem Gewicht von 1,1 g verarbeitet, die für eine Prüfung verwendet wurden. Probenzigaretten wurden(21⁰C und 60 fo relativer Feuchte gelagert. Periodisch wurden einige mechanisch geraucht. Der Rauch wurde auf einem Cambridge-Filter gesammelt und auf Nikotingehalt analysiert, indem der Filter mit Methanol extrahiert wurde und der Extrakt wasserdampfdestilliert und einer Spektralanalyse unterworfen wurde, wie es von Griffith in "The Rapid Determination of Total Alkaloids by Steam Distillation», Tobacco Science, Band 1, Seiten 130 - 137 (1957) beschrieben ist. Die Anfangsnikotinabgabe war 2,4 mg je

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Zigarette. Nach einer Lagerung von 50 Tagen war die Nikotinabgabe auf 0,85 mg je Zigarette gefallen.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch in die Aufschlämmung feinverteiltes rotes Eisenoxyd einverleibt wurde, so daß in der getrockneten Polie eine Konzentration von 3 $> erzielt wurde.

Die Anfangsabgabe von Nikotin im Zigarettenrauch war 2,9 mg je Zigarette. Nach einer Lagerung während 50 Tagen war sie 2,8 mg je Zigarette und nach 97 Tagen war sie auf nur 2,27 mg je Zigarette gefallen.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei feinverteiltes rotes Eisenoxyd in die Aufschlämmung einverleibt wurde, so daß in der getrockneten Folie eine Konzentration von 1 $ erzielt wurde.

Die Anfangsnikotinabgabe des Zigarettenrauchs war 2,3 mg je Zigarette. Nach einer Lagerung während 50 Tagen war die Abgabe 1,89 mg je Zigarette und nach einer Lagerung von 185 Tagen war die Nikotinabgabe auf nur 1,35 mg je Zigarette gefallen.

3eisOJel 4

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei in die Aufschlämmung feinverteiltes Titandioxyd einverleibt wurde, so daß eine Konzentration von 1 $ in der getrockneten Folie erzielt wurde.

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Me Anfangsnikotinabgabe im Zigarettenrauch war 2,3 mg je Zigarette. Nach einer Lagerung von 50 Tagen war sie 2,05 mg je Zigarette und nach einer Lagerung von 125 Tagen war sie auf nur 1,35 mg je Zigarette gefallen.

Beis-piel 5

Dieses Beispiel beschreibt eine aufwendigere Reihe von Vergleichsversuchen, die auf statistischer Basis ausgeführt wurden.

Folienmaterialien wurden hergestellt, welche die in der folgenden Tabelle angegebene prozentuale Zusammensetzung aufwiesen.

Probenbe ze i chnung ohne mit

HTC 25,55 25,55

SCMC 11,4 11,4

Glycerin 8,55 8,55

Bentonit 4,75 .4,75

Kreide 15,61 15,25

Magnesiumcarbonat 27,13 26,50

Ammoniumsulfat 2,0 2,0

Nikotin 5,0 5,0

rotes Eisenoxyd - 1,0

Die wärmebehandelte Cellulose (HTC)4ie in einem jeden Folienmaterial verwendet wurde, wurde dadurch hergestellt, daß eine .x-Cellulosefolie mit seinem eigenen Gewicht einer 10 5o-igen wäßrigen Natriumsulfamatlösung imprägniert, getrocknet und 45 see auf 260⁰C erhitzt wurde. Das Gewicht des gebildeten schwarzen Materials betrug 70 bis 75 Gew.-^ des ursprünglichen Gewichts der trockenen imprägnierten \-Cellulose

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Zur Herstellung des Folienmaterials wurde die schwarze HTC zuerst mit Wasser gemischt und naß auf eine Teilchengröße von ungefähr 100 μ gemahlen. Die anderen Bestandteile wurden dann zugegeben,und die wäßrige Aufschlämmung wurde auf einem laufenden Stahlbandförderer aufgebreitet, so daß ein Film mit einer Dicke von 0,5 mm erhalten wurde, und getrocknet.

Jedes Folienmaterial wurde zerkleinert, um eine Zigarettenfüllung vorzutäuschen, und daraus wurden dann Zigaretten mit 1,1 g hergestellt, wobei die üblichen Umhüllungen und Techniken für die Herstellung verwendet wurden. Die Zigaretten wurden verpackt und bei 21⁰C und 60 $> relativer Feuchte gelagert. Proben wurden in Intervallen untersucht, um ihren gesamten Nikotingehalt zu bestimmen, indem das zerkleinerte Material mit n/2 Schwefelsäure extrahiert und die Extraktionslösung durch das Wasserdampfdestillations/Spektralphotometer-Verfahren von Griffith's analysiert wurde.

Eine statistische Behandlung der Resultate ergab die folgenden durchschnittlichen Nikotinverlustgeschwindigkeiten:

ohne 9,15 $> in 100 Tagen

mit 5,85 $> in 100 Tagen.

Die gesamten Versuchsergebnisse zeigten, daß in den Fe_?0,-Zigaretten eine verbesserte Nikotinstabilität vorlag, und zwar mit einem Unsicherheitsfaktor von nur 0,1 %.

Beispiel 6

Die in Beispiel 5 beschriebenen Vergleichaversuche wurden wiederholt, wobei anstelle des Fe₂O,-enthaltenden Folien-

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materials ein ansonsten identisches Material verwendet wurde, wobei jedoch der Kreidegehalt auf 15,08 $ und der Magnesiumgehalt auf 26,16 ia eingestellt war und der Gehalt an rotem Eisenoxyd durch 1,5 $ Titandioxyd ersetzt wurde.

Die statistische Behandlung der Resultate ergab die folgenden durchschnittlichen Nikotinverlustgeschwindigkeiten:

ohne 8,8 % in 100 Tagen

mit 6,2 % in 100 Tagen.

Die vollen Experimentalergebnisse zeigen, daß die TiOp-enthaltenden Zigaretten.eine Verbesserung der Nikotinstabilität hatten, und zwar mit einem Uns"i.cherheltsfaktor von nur 1,0 %.

Beispiel 7

Polienmaterialien, die nur Natriumcarboxymethylcellulose als Brennstoff enthielten, wurden durch die allgemeine Technik von Beispiel 1 hergestellt. Sie besaß die in der folgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen:

Probenbezeichnung ohne mit Fe^O·? mit,

Natriumcarboxy- 28 28 28 methylcellulose

Glycerin 3 3 3

Kreide 32,8 32,3 32,3

Datomeenerde 32,7 32,2 32,2

Nikotin 3,5 3,5 3,5

rotes Eisenoxyd 1

Titandioxyd - 1

Nach einer Trocknung und Konditionierung bei 21⁰C und einer

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relativen Feuchte, von 60 $ wurden die Filme zerkleinert, um Zigarettenfüllungen vorzutäuschen. Sie wurden dann in 1,1 g wiegende Zigaretten verarbeitet, wobei Standardumhüllungen und-herstellungstechniken verwendet wurden. Die Zigaretten wurden bei 21⁰C und 60 % relativer Feuchte gelagert. Periodisch wurden Proben wie im Beispiel ij untersucht, um ihren gesamten Nikotingehalt zu bestimmen..

Die Geschwindigkeit des Nikotinverlustes aus den Zigaretten war wie folgt:

ohne 38 fi in 50 Tagen

mit Fe₂O, 14 % in 50 Tagen mit TiO« 17 # in 50 Tagen

Patentansprüche

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Claims

12 _ 7^09152 Patentansprüche

1. Verbessertes Rauchgemisch aus einem raucherzeugenden Substrat mit Nikotinverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß es ein teilchenförmiges Eisenoxyd und/oder iitancicxyd in einer ausreichenden Menge enthält, daß die Stabilität des Nikotins erhöht wird.

2. Rauchgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das raucherzeugende Substrat aus einem modifizierten Kohlehydrat besteht.

3. Rauchgemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Kohlehydrat dadurch hergestellt worden ist, daß man ein Kohlehydrat einem katalysierten thermischen Abbauverfahren unterwirft, bis der Gewichtsverlust des abgebauten Kohlehydrats weniger als 90 Gew.-^ des ursprünglichen Kohlehydrats beträgt.

4. Rauchgemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Kohlehydrat dadurch hergestellt worden ist, daß man Cellulose einem thermischen Abbauverfahren in Gegenwart von Ammoniumsulfamat unterwirft, bis das C-ewichx der abgebauten Cellulose weniger als 90 Gew.-^ der ursprünglichen Cellulose beträgt.

5. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es rotes Eisenoxyd enthält.

6. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material in einer feinen Form vorliegt, wie sie für Pigmentzwecke verwendet wird.

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7. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht mehr als 10 £ von dem teilchenförmigen Material enthält.

8. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht mehr als 5 $ von dem teilchenförmigen Material enthält.

9. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht mehr als 1 £ von dem teilchenförmigen Material enthält.

10. Rauchgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine wirksame Menge eines Stoffs enthält, der beim Rauchen des Gemischs einen sauren Stoff im Rauch erzeugt, wodurch die Stickigkeit des Rauchs verringert wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Rauchgemischs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nikotin und das Eisenoxyd und/oder Titandioxyd in eine wäßrige Aufschlämmung des raucherzeugenden Substrats, die einen Binder enthält, einverleibt wird und daß die Aufschlämmung in Form einer Folie ausgebreitet und getrocknet wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Rauchger.ischs nach einer.

der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Nikotin der.

getrockneten Folienmaterial zugesetzt wird, welches das Eisenoxyd und/oder Titandioxyd enthält.

13· Verwendung der Rauchgendsche nach eineir der Ansprüche 1 bis 10 für die Herstellung von Zigaretten.

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