DE2651538A1

DE2651538A1 - Tabakersatz mit verbesserten ascheeigenschaften

Info

Publication number: DE2651538A1
Application number: DE19762651538
Authority: DE
Inventors: David Sherman Roth
Original assignee: Brown and Williamson Tobacco Corp
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-11-11
Publication date: 1977-05-18
Also published as: GB1536787A; BE848165A; US4119104A; ZA766231B; FI763197A; NL7612549A; BR7607485A; DK506976A; NZ182542A; AU1871276A; CA1066496A

Description

Brown & Williamson Tobacco Corporation, Louisville (Kentucky)

V.St.A.

Tabakersatz mit verbesserten Ascheeigenschaften

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tabakersatzmaterial. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Tabakersatz, der im Fall der Mischung mit geschnittenem Tabak in einer Zigarette eine Asche erzeugt, die der Asche von einer nur Tabak enthaltenden Zigarette ähnelt oder gleicht.

Tabakersatz oder synthetische Rauchmaterialien sind seit einiger Zeit bekannt. Solche Materialien, die in zu rauchenden Erzeugnissen als einziges rauchbares Material oder in Mischung mit natürlichem Tabak enthalten sein können, lassen sich aus wirtschaftlichen Gründen oder zur Beeinflussung der Zusammensetzung des beim Verbrauch entstehenden Rauches verwenden.

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Zahlreiche Tabakersatzstoffe sind bekannt: Typische Tabakersatzstoffe sind z.B. in den US-PS 2 809 904, 3 410 276, 3 461 879, 3 477 865 und 3 732 392 beschrieben. Allgemein enthalten solche Tabakersatzstoffe ein Bindemittel, einen faserigen Füllstoff, wie z.B. Asbest oder Kraftpulpe, um der Tabakersatzfolie Festigkeit zu verleihen, und ein Verbrennungssteuerungs- oder Brenngeschwindigkeitsmodifiziermittel. In einigen Fällen können die Ersatzstoffe auch ein Aschensteuerungsmittel erfordern.

Ein anderer Tabakersatz ist in der schwebenden US-Patentanmeldung Ser. No. 527 175 vom 25. 11. 1974 mit der Bezeichnung "Tabakersatz, der Boroxid, Borsauerstoffsäuren und Ammonium-, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze von Borsauerstoffsäuren enthält" vorgeschlagen worden.

Tabakersatzstoffe haben zweckmäßig eine Anzahl von Eigenschaften, die denen von natürlichem Tabak analog sind. Beispielsweise sollen Tabakersatzstoffe Verbrennungseigenschaften haben, die mit natürlichem Tabak kompatibel sind. Jedoch brennen einige ansonsten geeignete Tabakersatzzusammensetzungen zu schnell oder bei einer zu hohen Temperatur, als daß sie zur Verwendung als Rauchartikel geeignet wären. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurden dem modifizierten Tabak Bestandteile, wie z.B. hydratisiertes Aluminiumoxid, als Verbrennungssteuerungs- oder Brenngeschwindigkeitssteuerungsmittel zugesetzt.

Ein anderes Problem bei vielen Tabakersatzstoffen ist, daß sie beim Verbrennen zum "Ausblühen" neigen.

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Das Ausblühen tritt auf, wenn sieh die Asche ausdehnt, unzusammenhängend wird und zerfüllt. Häufig trennen sich bei Mischungen von Tabak und Tabakersatzstoffen enthaltenden Zigaretten, statt eine natürlich erscheinende zusammenhängende Asche zu bilden, die faser- oder fadenartigen Aschen der Tabak- und der Tabakersatzteilchen voneinander und platzen von der Mitte der Asche unter Verursachung des Ausblühens ab. Die expandierte Asche hat ein sehr unansehnliches Aussehen und ist derart geschwächt, daß große heiße Teilchen abblättern. Ein anderes Merkmal einer solchen Asche ist ihre Neigung, bei keiner oder nur geringer Bewegung der Zigarette vorzeitig abzufallen.

Verschiedene Stoffe sind zur Beeinflussung der Asche- oder Veraschungseigenschaften bekannt, und in einigen Fällen di-enten faserartige Materialien sowohl zum Zusammenhalt der Asche nach dem Verbrennen als auch zur Verfestigung der Tabakersatzfolie. Zum Halten der Tabakersatzasche verwendete faserartige Materialien umfassen Asbest oder Zellulosematerialien, wie z.B. mit einem Feuerschutzmittel behandelte Zellulosegaze.

Die Erfindung bezieht sich auf Tabakersatzstoffe, die in der Form von zusammenhängenden Folien oder Bahnen hergestellt werden, die sich anschließend in eine zur Verwendung in rauchbaren Erzeugnissen geeignete Form zerschnitzeln lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tabakersatz zu entwickeln, der in Mischung mit natürlichem Tabak eine geeignete Verbrennungsgeschwindigkeit

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zur Verwendung in einem rauchbaren Erzeugnis aufweist, bei der Verbrennung zur Bildung einer stabilen, normal aussehenden, nicht ausblühenden Asche führt, den rauchbaren Erzeugnissen keinen unerwünschten Geschmack verleiht und wirtschaftlich herstellbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist Tabakersatz mit Gehalten an organischem Bindemittel und anorganischem Füllstoff, mit dem Kennzeichen, daß er im wesentlichen aus (a) etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% Tabakfeingut, (b) etwa 5 bis etwa 35 Gew.-f£ des organischen Bindemittels, (c) etwa 2 bis etwa 35 Gew.-% einer Borverbindung der Gruppe Boroxid, Borsauerstoffsäuren, Ammonium-, Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze einer Borsauerstoffsäure und Mischungen davon und (d) etwa 25 bis etwa 75 Gew.-% des aus der Gruppe Aluminiumoxid, Aluminiumoxidtrihydrat, Magnesiumkarbonat, Kalziumkarbonat, Holzkohle und deren Mischungen gewählten anorganischen Füllstoffes besteht.

Dieser Tabakersatz kann in Mengen bis zu etwa 50 Gew.-^, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 50 Gew.-%_s in Mischung mit natürlichem Tabak verwendet werden.

Als Tabakfeingut eignen sich Stoffe der Gruppe Produktionsfeingut, gemahlene Grobrippen, gemahlene rauchgetrocknete Stengel und wasserextrahierte Stengel sowie Mischungen davon.

Der erfindungsgemäße Tabakersatz kann wahlweise

bis zu etwa 15 Gew.-^ Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat oder Mischungen davon enthalten. Die Tabaker-

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satzstoffe können auch einen Anfeuchter oder Weichmacher zur Verbesserung der Flexibilität enthalten. Andere Zusatzstoffe, die fakultativ in den erfindungsgemäßen Tabakersatzmischungen enthalten sein können, sind Brenngeschwindigkeitsbeschleuniger, Aroma- und/oder Färbemittel und Zellulosefasern, wie z.B. Papierfasern, zur Erhöhung der Festigkeit der Tabakersatzfolie.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und zahlreicher Ausführungsbeispiele näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Ausblühungsfaktors von der Menge des Tabakfeinguts in Tabakersatzfolien nach Messungen mit Zigaretten, die aus einer Mischung von 75 Gew.-% Tabak und 25 Gew.-^ Tabakersatz hergestellt wurden; und

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der freien Brenngeschwindigkeit von der Menge des Tabakfeinguts in Tabakersatzfolien nach Messungen mit Zigaretten, die aus einer Mischung von 75 Gew.-% Tabak und 25 Gew.-^ Tabakersatz hergestellt wurden.

Die Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung enthalten als Füllstoff ein anorganisches Material, wie z.B. Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat, Holzkohle, Aluminiumoxid oder Aluminiumoxidtrihydrat oder Mischungen dieser

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Stoffe. Der anorganische Füllstoff kann in Mengen von etwa 25 bis etwa 75 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-^ vorliegen.

Der bevorzugte Füllstoff ist Aluminiumoxidtrihydrat. Diese Aluminiumoxidhydrate, die durch die Formel Al₂O-, ·3ΗρΌ oder Al(OHK ausgedrückt werden können, sind vom Bayer- oder Bayer-Sinterverfahren im Überfluß erhältliche trockene, freifließende, weiße, kristalline Stoffe. Das gebundene Wasser dieser Hydrate ist beim Erhitzen ab etwa einer Temperatur von 150 ⁰C freisetzbar.

Die Teilchengröße des anorganischen Füllstoffs ist nicht kritisch; eine weite Auswahl von Teilchengrößen kann mit gleicher Wirksamkeit verwendet werden. Jedoch ist es im Fall sehr kleiner Teilchen vorzuziehen, in die Masse, die ζμ den Tabakersatzstoffen geformt wird, ein Benetzungsmittel einzubringen, um zu sichern, daß die Teilchen durch das ganze Bindemittel verteilt werden und die Mischung nicht staubt.

Eines der bei der Verwendung von einen anorganischen Füllstoff (vorzugsweise Aluminiumoxid) enthaltenden Tabakersatzstoffen in Rauchartikeln angetroffenen Hauptprobleme ist das "Flocken" und Abfallen der Asche, wenn der Rauchartikel verbrennt. Bei den Tabakersatzstoffen gemäß der Erfindung ist dieses Problem durch Zusatz von Boroxid, einer Borsauerstoffsäure, eines Ammonium-, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzes einer Borsauerstoffsäure oder einer Mischung der genannten Borverbindungen zum Tabakersatz weitgehend

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überwunden. Die Borverbindungen können als ein Tabakersatzfüllstoff und/oder als ein Verbrennungs- und Aschensteuerungszusatz wirken. Während der Verbrennung eines den Tabakersatz enthaltenden rauchbaren Erzeugnisses schmilzt oder erweicht die Borverbindung und dient zum Zusammenhalt des Verbrennungsrückstandes des anorganischen Füllstoffs, so daß eine stabile Asche gesichert wird.

Man kann eine große Zahl verschiedener Borsauerstoffsäuren oder Borsauerstoffsäuresalze verwenden, so lange sie keinen geruchsbelästigenden oder giftigen Rauch erzeugen, wenn sie den beim Rauchen auftretenden Temperaturen ausgesetzt werden. Besondere Beispiele geeigneter Verbindungen umfassen Borsäure (BJ30-,), Metaborsäure (HBO₂), Pyroborsäure (H₂B₂^O₇), Borax (Na₂B₂JP^lOH₂O), Natriumtetraborat (Na₂B₂₁P₇), Natriumtetraboratpentahydrat (Na₂B₂^O₇-SH₂O), Natriummetaborat (NaBO₂·4H₂O), Kaliummetaborat (KBO₂), Kaliumtetraborat (K₂B₂₁O₇ · 5H₂O), Lithiummetaboratdihydrat (LiBO₂'2HgO), Lithiumtetraborat (Li₂B₂^O₇* 5H₂O), Kalziummetaborat []ca(B0₂)₂"] und Hydrate davon, Kalziumtetraborat (CaBuO Magnesiumorthoborat (3MgO-B₂O,), Magnesiummetaborat [Mg (BO₂)2·8HgO], Magnesiumpyroborat (Mg₂B₂O^·H₂O), Lithiummetaborat (LiBO₂·δ*Η₂0), Ammoniumtetraborat CB₂^O₇·4Η₂θ] und Ammoniumpentaborat [(^NH4^2^B10⁰l6"

. Auch Mischungen der Borsäuerstoffsäuren oder Borsauerstoffsäuresalze können verwendet werden.

Die Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung können von etwa 2 bis etwa 35 Gew.-^, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% der Borverbindung enthalten.

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Borax und Borsäure sind die bevorzugten Zusätze.

Die Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung enthalten Tabakfeingutbestandteile, die dem Tabakersatzstoff einen gewissen Brennbarkeitsgrad verleihen und die Bildung einer normal aussehenden Asche ermöglichen. Bevorzugte Tabakfeingutarten umfassen irgendein Produktionsfeingut oder eine Mischung davon; getrocknete gemahlene rauchgetrocknete Stiele oder getrocknete gemahlene grobe Stengel. Das Tabakfeingut kann in Mengen von etwa 10 bis etwa 40 Gew.-%_t vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% zugesetzt werden.

Das Ausblühen oder die Aseheexpansion ist ein ernstliches Problem bei nicht-brennbare Materialien, wie z.B. anorganische Füllstoffe enthaltenden Tabakersatzstoffen. Es wurde im Rahmen der Erfindung gefunden, daß der Zusatz von Tabakfeingut zu nichtbrennbare Materialien enthaltenden Tabakersatzstoffen ein übermäßiges Ausblühen beseitigt. Tabakfeingut, insbesondere Produktionsfeingut, ist ein vorteilhafter Tabakersatzzusatz nicht nur vom Standpunkt der Brennbarkeitsverbesserung und Verringerung des Ausblühens, da die TabakfeingutSorten auch billig sind, reichlich zur Verfügung stehen und der Tabakersatzfolie eine ansprechende hellbraune Farbe verleihen.

Die Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung können eine geringe Menge eines Brenngeschwindigkeitsbeschleunigers oder Verbrennungszusatzes, vorzugsweise Natriumnitrat, Natriumzitrat oder Kaliumtartrat enthalten. Es wurde gefunden, daß diese Verbrennungszusätze nicht nur dem Tabakersatz einen gewissen Brennbar-

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keitsgrad verleihen, sondern auch eine Verringerung des Ausblühens der Tabakfeingut enthaltenden Tabakersatzmischungen bewirken. Während auch andere Verbrennungszusätze, wie z.B. Natriumhydroxid, Kaliumzitrat, Kaliumnitrat oder Kalziumperoxid in geringen Mengen zur Steigerung der Brennbarkeit des Tabakersatzes zugesetzt werden können, so führen diese nicht zur erwünschten .Beseitigung des Ausblühens, wie sie durch Natriumnitrat, Natriumzitrat und Kaliumtartrat erreicht wird.

Der Verbrennungsbeschleuniger, der in Mengen bis zu 10 Gew.-% vorhanden sein kann, ist für sich nicht zur Beseitigung übermäßigen Ausblühens wirksam. Wenn jedoch Verbrennungszusätze im Tabakersatz enthalten sind, läßt sich übermäßiges Ausblühen durch Zusatz geringerer Mengen von Tabakfeingut beseitigen, als es sonst möglich wäre. Größere Mengen von Tabakfeingut, z.B. mehr als etwa 20 Gew.-^, sind zur Beseitigung übermäßigen Ausblühens auch in Abwesenheit eines Verbrennungszusatzes wirksam. Wenn weniger als 20 Gew.-? Tabakfeingut im Tabakersatz enthalten ist, wird zweckmäßig ein Verbrennungszusatz zugemischt, wenn eine maximale Steuerung des Ausblühens erreicht werden soll.

Fig. 1 veranschaulicht die zwischen dem Feingutgehalt einer Tabakersatzfolie und dem Ausblühen der Zigarette (bei 25 Gew.-% Tabakersatz ohne Verbrennungszusatz und 75 % einer handelsüblichen Zigarettentabakmischung enthaltenden Zigaretten) gefundene Beziehung. Der Zigarettenausblühungsfaktor, ein objektives Maß der Annehmbarkeit des Aschenaussehens, ist das Verhältnis des Aschendurchmessers zum Durchmesser der unver-

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brannten Zigarette. Pig. 1 zeigt, daß ein Anstieg des Tabakfeingutgehalts über etwa 23 % zu keiner weiteren Verbesserung des Ausblühungsfaktors mehr führt. Die Figur zeigt auch das Ausblühen einer Kontroll-Volltabakzigarette (gestrichelte Linie) und einer 25 % des Tabakersatzes mit 18 % Peingut und 5 % Natriumnitrat enthaltenden Zigarette. Wie zu erkennen ist, wirkt sich der Verbrennungszusatz im Tabakersatz mit 18 % Peingut in einer wesentlichen Verringerung des Ausblühens aus.

Eine parallele Beziehung, die in Fig. 2 veranschaulicht ist, existiert zwischen dem Produktionsfeingutgehalt des Tabakersatzes und der freien Brenngeschwindigkeit (als Sekunden je 100 mg verbrauchter Zigarette ausgedrückt) von 25 % Tabakersatz (ohne Verbrennungszusatz) und 75 % einer handelsüblichen Zigarettentabakmischung enthaltenden Zigaretten. Die Steigerung des Peingutgehalts über etwa 23 % erhöht die freie Brenngeschwindigkeit nicht mehr merklich. Werte für eine (handelsübliche) Kontrollzigarette (gestrichelte Linie) und eine einen Tabakersatz mit 18 % Peingut und 5 % Natriumnitrat enthaltende Probe sind ebenfalls in der Figur dargestellt. Es ist festzustellen, daß der Verbrennungszusatz die Brenngeschwindigkeit in dem 18 % Feingut enthaltenden Tabakersatz steigert.

Die Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung enthalten, wie erwähnt, ein organisches Bindemittel. Eine große Auswahl natürlicher oder synthetischer Bindemittel ist geeignet, sofern sie den Geschmack bzw. das Aroma nicht ungünstig beeinflussen und weder schädliche noch giftige Rauchgase beim Verbrennen bilden. Besondere

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Beispiele geeigneter Bindemittel umfassen natürliche pflanzliche Gummiarten, wie z. B. Gummiarabikum, Tragantgummi, Guargummi, Johannesbrotgummi usw. Zu weiteren geeigneten Gummiarten gehören Kohlehydratgummis von tierischen Quellen, wie z. B. Glykogen, teilweise desazetyliertes Chitin u. dgl., Meerespflanzengummiarten, wie z. B. Algine, Perltang, Riementang und Agar, Mikrobengummisorten, wie z. B. Dextrane, Phosphomannanarten usw., und Proteine, wie z. B. Eialbumin, Gluten, Maisprotein usw. Stärken, wie z. B. Stärkeäther, Stärkeester, Amylose, Amylosepektin u. dgl., können ebenialls verwendet werden. Außerdem kann man synthetische Polymeren, wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylazetat, Polyoxyäthylen, Styrol-Butadien-Mischpolymeren usw. verwenden.

Bevorzugte Bindemittel, die für Tabakersatzstoffe gemäß der Erfindung besonders brauchbar sind, umfassen die substituierten Zellulosegummiarten, wie z. B. Zelluloseäther, Zelluloseester und Mischungen davon. Zu besondere Beispiele hierfür sind Methylzellulose, Äthylzellulose, Hydroxypropylzellulose, Methylhydroxyäthylzellulose, Natriumkarboxymethylzellulose usw.

Besonders bevorzugte Bindemittel sind Methylzellulose, wie z. B. die handelsüblich unter der Bezeichnung "METHOCEL" (Dow Chemical Co.) erhältliche. Als besonderes Beispiel lassen sich Mischungen von ¹¹METHOCEL' 15OO cp" und "METHOCEL I5 cp" verwenden. Ein anderes besonders bevorzugtes Bindemittel ist eine Mischung von Methylzellulose und Hydroxyäthylzellulose.

Eine Mischung von Methylzellulose und Zelluloseazetat wird ebenfalls besonders bevorzugt, da die Anwesenheit von

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Zelluloseazetat zusammen mit Methylzellulose im Bindemittel zu einer Verbesserung der Naßfestigkeit oder der Wasserbeständigkeitseigenschaften der Tabakersatzfolie führt. Die Steigerung der Naßzugfestigkeit tritt mit so wenig wie 6 % Zelluloseazetat (etwa 1 Teil Zelluloseazetat auf 15 Teile Methylzellulose) im Bindemittel auf und wird bis zu einem vollständigen Ersatz der Methylzellulose durch Zelluloseazetat beobachtet.

Ein anderes besonders bevorzugtes Bindemittel ist Natriumkarboxy,jnethylzellulose. Im Gegensatz zu Methylzellulose ist Natrxumkarboxymethylzellulose wasserlöslich, und daher lassen sich Folien aus Tabakersatzstoffen unter Verwendung von Natrxumkarboxymethylzellulose als Bindemittel auf Wasserbasis- anstelle von Lösungsmittelbasissystemen gießen. Wenn Natriumkarboxylmethy^zellulose als Bindemittel verwendet wird, setzt man dem System vorzugsweise ein Vernetzungsmittel, wie z. B. Glyoxal zu, um dem Tabakersatz Wasserbeständigkeit zu veleihen.

Während das Bindemittel in Mengen von etwa 5 bis etwa 35 Gew. %, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 25 Gew. % verwendet werden kann, ist darauf hinzuweisen, daß die in einer bestimmten Mischung verwendete Menge von mehreren Paktoren abhängt. Die eingesetzte Bindemittelmenge hängt nicht nur von der Menge der anderen vorhandenen Bestandteile, sondern auch von der besonderen Art der anderen Bestandteile und der besonderen Art des speziell ausgewählten Bindemittels ab.

Eine geringe Menge eines Weichmachers oder Befeuchters wird den Tabakersatzfolien vorteilhaft zur Verbesserung der Flexibilität zugesetzt. Der jeweils, verwendete Weich-

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macher hängt natürlich von dem besonderen verwendeten Bindemittel ab. Bevorzugte Weichmacher umfassen mehrwertige Alkohole, z. B. Glykole, wie etwa Glyzerin, Di- oder Triäthylenglykol oder Propylenglykol. Die zugesetzte Weichmachermenge hängt selbstverständlxch vom jeweils vorliegenden Bindemittelsystem ab. Gewöhnlich sind Mengen bis zu 7_S5 Gew. % geeignet.

Um das Aussehen der Tabakersatzstoffe zu verbessern, kann man ihnen ein Färbemittel zusetzen. Obwohl den Tabakersatzstoffen nahezu jede Farbe gegeben werden könnte, werden vorzugsweise Färbemittel zugesetzt, die den Tabakersatzstoffen eine ähnliche Farbe wie die von natürlichem Tabak verleihen. Unter den geeigneten Färbemitteln sind die von der "Food and Drug Administration festgelegten. Beispiele der verwendbaren Färbemittel sind "FD % C Yellow No. 5", Ferrioxid, Holzkohle und Mischungen davon. Normalerweise werden synthetische Färbemittel in Mengen von weniger als 1 % zugesetzt.

Wie vorher erwähnt, verleiht Tabakfeingut den Tabakersatzstoffen eine erwünschte braune Farbe. Bei Bedarf läßt sich die Farbe auch durch Zusetzen weiterer Tabakmaterialien, wie z. B. der von wasserextrahierten rauchgetrockneten Stengeln gewonnenen Festteilchen erhalten. Solche natürlichen Färbemittel können in Mengen bis zu 10 Gew. % verwendet werden.

Auch Geschmacks- bzw. Aromazusatzstoffe können den Tabakersatzstoffen zugesetzt werden. Verschiedene natürliche botanische Exträfce einschließlich Tabakextrakte können zum Färben und zur Duft- und Geschmacksbeeinflussung der Tabakersatzstoffe verwendet werden. Andere

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Geschmacks- oder Aromastoffe, die verwendbar sind, umfassen solche üblicherweise zur Aromatisierung von Tabak verwendeten Stoffe, wie z. B. Menthol, Tonkabohne, Vanille usw. Geeignete synthetische Geschmacksstoffe umfassen Imitationstabakgeschmack ("Firminich 52,644"), dunkles feuervergütetes Resinoidaroma ("IFF GO2662") usw. Typisch setzt man weniger als 1 Gew. % solcher Geschmacks- oder Aromastoffe zu.

Wie bereits bemerkt, können die erfindungsgemäßen Tabakersatzstoffe nach Wunsch Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat oder Mischungen davon enthalten. Die Phosphate verbessern anscheinend etwas die Ascheschmelzeigenschaften des anorganischen Füllstoffs und des borhaltigen Bestandteils der Tabakersatzstoffe. Außerdem wirken sich die Phosphate in einer Verbesserung des Rauchgeschmacks aus. Die Phosphate können in Mengen bis zu etwa 15 Gew. #,vorzugsweise in Mengen bis zu etwa 10 Gew. %₃ z. B. etwa 3 bis etwa 10 % zugesetzt werden.

Es wird angenommen, daß die Anwesenheit der Phosphate zur Abgabe einer geringen Ammoniakmenge in den Rauch führt. Ammoniak unterdrückt wenigstens teilweise den Geschmack bzw. Geruch einiger verbrennenden Bindemittel, insbesondere· Zellulosebasisbindemittel. Diammoniumphosphat ist Monoammoniumphosphat beim Unterdrücken des Geschmacks bzw. des Geruchs des verbrennenden Bindemittels ein wenig überlegen und wird daher von Rauchern etwas bevorzugt.

Zur Erzielung von Festigkeit und Biegsamkeit der Tabakersatzstoffe ist es oft vorteilhaft, ihnen geringere Mengen (bis zu etwa 10 Gew. %₃ vorzugsweise weniger als 5 Gew. %) von Zellulosefasern zuzusetzen. Papierfasern

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werden bevorzugt, wie ζ. B. solche, die man durch Feinzerkleinerung von Papierarten erhält, die aus Flachs, Bagasse, Esparto, Stroh, Baumwolle, Papyrus, Bambus, Jute, Harthölzern oder Weichhölzern hergestellt sind.

Die erfindungsgemäßen Tabakersatzstoffe können hergestellt werden, indem man zunächst ein Bindemittel mit einem Lösungsmittel für das Bindemittel mischt. Bei Bedarf kann der Mischung ein Weichmacher für das Bindemittel zugesetzt werden. Die verwendeten Mengen von Lösungsmittel und Weichmacher hängt natürlich vom besonderen verwendeten Bindemittel ab. Typisch werden für jeden Gewichtsteil des Bindemittels wenigstens 20 Gewichststeile des Lösungsmittels verwendet, und der Weichmacher wird in Mengen von etwa 20 % des Bindemittelgewichts eingesetzt. Die Lösungsmittelmischung wird gerührt, bis sich eine homogene, viskose, klare "Soße" bildet.

Dann werden der "Soße" ein anorganischer Füllstoff, wie z. B. Alumxniumoxidtrihydrat und/oder Monoammonium- oder Diammoniumphosphat, das Tabakfeingut, Boroxid, eine Borsauerstoffsäure oder ein Salz einer Borsauerstoffsäure und in gewissen Fällen ein Verbrennungszusatz, wie z. B. Natriumnitrat,zugesetzt. Die Mischung wird danach gerührt, bis alle Festteilchen suspendiert sind. Alternativ kann man die genannten Stoffe der Soße zusetzen und die Mischung in einer Kugelmühle behandeln, um eine gute Verteilung der Feststoffe im gesamten Bindemittel zu sichern.

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Die Mischung wird schließlich auf eine rostfreie Stahloberfläche gegossen, und man läßt das Lösungmittel verdampfen. Die erhaltene Folie ist ein glatter, dünner, flexibler Film. Der Film kann Tabak zugesetzt und in normaler Weise zur Erzeugung von zu rauchenden Artikeln verarbeitet werden.

Das besondere jeweils angewandte Lösungsmittelsystem hängt vom speziellen verwendeten Bindemittel ab. Es können Wasser oder verschiedene organische Lösungsmittel verwendet werden. Besonders gute Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Bindemittels aus Methylzellulose oder einer Mischung von Methylzellulose und einem Zelluloseazetat mit einem H Volumenteile Methylenchlorid und 1 Volumenteil Methanol enthaltenden Lösungsmittel erzielt.

Sehr zufriedenstellende Ergebnisse mit Methylzellulosebindemitteln wurden auch unter Verwendung verschiedener Gemische mit 20 % Alkohol und 80 % Wasser erhalten. Wasser-Methanol-, Wasser-Äthanol- und Wasser-Isopropylalkoholsysteme ergeben sämtlich annehmbare Folien. Wasser-n-Butanol- und Wasser-n-Propylalkohol-Lösungsmittelsysteme führten nicht zu einer zusammenhängenden Folie. Befriedigende Folien wurden unter Verwendung von Methylzellulose und einem Wasserlösungsmittel erhalten, das eine geringe Menge, z. B. etwa 5 Gew. %_f eines Benetzungsmittels, wie z. B. Cetylalkohol, enthielt. Gut brauchbare Folien wurden auch unter Verwendung einer Mischung von Methylzellulo.se und Hydroxyäthylzellulose in einem Wasserlösungsmittel erhalten, das eine geringe Menge, z. B. etwa 5 Gew. %₉ eines Vernetzungsmittels, wie z. B. Glyoxal, enthielt.

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Die Wasser-Alkohol-Mischungen führen zu Folien, die sich sehr weich und flexibel anfühlen. Zusätzlich ergeben die Wasser-Alkohol-Mischungen Folien mit verbesserter Naßfestigkeit gegenüber Folien, für die nur Wasser als Lösungsmittel verwendet wurde.

Die Erfindung wird anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese Beispiele sollen bevorzugte Ausführungsarten veranschaulichen, ohne die Erfindung zu beschränken.

Beispiel 1

94 g Methylzellulose ( 1 500 cp) wurden in einem Lösungsmittel gemischt, das 38OO ml Methylenchlorid und 950 ml Methanol enthielt. Dieser Mischung wurden 28 g Glyzerin, 47 g Zelluloseazetat (Abfallfilterwerg), 47 g Diammoniumphosphat, 47 g Natriumnitrat und 47 g Natriumboratdekahydrat zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in eine Kugelmühle gegeben und 1 Stunde gemahlen. Anschließend wurden 486 g Aluminiumoxidtrihydrat und 175 g Produktionsfeingut zugesetzt, und das Mahlen in der Kugelmühle wurde eine weitere halbe Stunde fortgesetzt .

Die erhaltene gemahlene Mischung wurde auf einer "Keegam"-Papierüberzugsmaschine gegossen, die mit einem endlosen Polyesterriemen als Gießoberfläche für die Tabakersatzmasse vers.ehen war. Das Lösungsmittel wurde unter Verwendung eines Gebläses und von Heizgeräten zur Beschleunigung der Entfernung abgedampft. Die erhaltene Folie war ein glatter, dünner Film, der sehr flexibel war.

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Die Folie wurde zerschnitzelt, in einer Menge von etwa 25 Gew. % mit Zigarettentabak vermischt und zu Zigaretten geformt. Die erhaltenen Zigaretten entwickelten beim Rauchen eine normal aussehende Asche und einen gefälligen, natürlich schmeckenden bzw. duftenden Rauch.

Beispiel 2

Unter Verwendung eines Hochscherkraft-"Cowles"-Mischers wurden 20 g Hydroxyäthylzellulose ("Union Carbide Cellosize WP-09") und 160 g Methylzellulose ("Dow 25 cp") in 2300 ml Wasser aufgelöst, das 30 ml Glyzerin und 1,5 ml eines Propylenglykolentschäumers ("Dow P-1200") enthielt. 5^0 g von "Reynolds RH-31 F"-Aluminiumoxidtrihydrat und I80 g Produktionsfeingut wurden in der Mischung dispergiert und 50 ml einer Glyoxal (40 % aq.)-Lösung zugesetzt. Die Trübe wurde über Nacht gealtert, und man setzte 30 g Natriumnitrat, 40 g Natriumboratdekahydrat und 30 g Diammoniumphosphat zu.

Die Trübe wurde auf ein rostfreies Stahlband gegossen und unter Verwendung von Überkopftrocknern getrocknet. Nach der Konditionierung wurde die erhaltene Folie zerschnitzelt, wobei angenähert 11,3^ kg Material mit 15 Gew. % Feuchtigkeit erhalten wurden.

Das zerschnitzelte Material wurde mit Tabak in einem Verhältnis vor. 25 Gewichtäbsilen Tabakersatz je 75 Gewichtsteile Tabak gemischt, und die Tabakersatζ-Tabakmischung wurde zu Zigaretten verarbeitet. Beim Rauchen ergab der Tabakersatz in diesen Zigaretten eine feste zusammenhängende Asche und einen milden, gefälligen Rauchgeschmack.

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Beispiel 3

10 g Methylzellulose (I5OO ep) wurden in einem Lösungsmittel mit 100 ml Methanol und 400 ml Methylenchlorid gemischt. Dieser Mischung setzte man 3 ml Glyzerin, 5 g Zelluloseazetat 3 5 g Diammoniumphosphat, 5 g Natriumnitrat, 5 g Natriumboratdekahydrat j 51,5 g Aluminiumoxidtrihydrat und 18,5 Produktionsfeingut zu. Die erhaltene Mischung wurde in einer Kugelmühle 4 Stunden gemischt und auf eine rostfreie Stahlplatte handgegossen.

Die erhaltene Folie wurde getrocknet, feuchtigkeitskonditioniert, zerschnitzelt und mit Zigarettentabak in einem Verhältnis von 25 Gewichtsteilen des Tabakersatzes je 75 Gewichtsteile Zigarettentabak gemischt. Die erhaltene Mischung wurde zu Zigaretten geformt, die beim Rauchen eine feste, kohärente, normal aussehende Asche ergaben.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Produktionsfeingut und das Natriumnitrat durch zusätzliche 23,5 g Aluminiumoxidtrihydrat ersetzt wurden. Bei Rauchen erzeugten die den Tabakersatz dieses Beispiels enthaltenden Zigaretten eine unannehmbar expandierte "ausgeblühte" Asche.

Beispiel 5

Ein Lösungsmittel-gegossenes Tabakersatzmaterial wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

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Methylzellulose (1500 cp-"Dow") 113 g Methylzellulose (15 ep -"Dow") 113 g Zelluloseazetat 113 g Natriumboratdekahydrat 113 g Natriumzitrat 113 g Diammoniumphosphat (450 ml einer
22,9 #igen wässerigen Lösung) 113 g Papierfaser 44 g Produktionsfeingut 368 g Aluminiumoxidtrihydrat 1 123 g Dunkler feuervergüteter Aromastoff ("IFF, GO2662") 11,56 ml Imitationstabakgeschmack

CFirminieh, 52 644") 2,25 ml

Ruß 5,4 g

"FD & C Yellow =# 5" 5,4 g

Ferrioxid 2,2 g

Glyzerin 90 g

Die Papierfaser wurde in Wasser getränkt und mit einem luftangetriebenen Mischer gerührt, um die Faserbündel zu öffnen und zu trennen. Nach dem Rühren wurde das Wasser abdekantiert, und die Fasern wurden mit Methanol gespült.

Eine Trübe der verschiedenen Bestandteile wurde mit einem Hochscherkraft-"Cowles"-Mischer unter Verwendung von 5,78 1 eines volumenmäßig 4:1-Methylenchlorid-Methanol-Lösungsmittelgemsiches hergestellt. Die Trübe wurde auf ein Band aus rostfreiem Stahl .(Targetdicke im Bereich von 0,15 bis 0,2 mm) gegossen und ohne Anwendung von Wärme getrocknet.

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Als das Material vom Band abgestreift wurde, schlitzte und zerschnitt man es in 76,2 mm-Nennquadrate. Als alle Teilmassen vergossen waren, wurde das Material 16 Stunden einer Atmosphäre von 23,9 °C und 60 % relativer Feuchtigkeit zur Feuchtigkeitskonditionierung ausgesetzt.

Der Tabakersatz wurde verschiedenen im Handel erhältlichen Zigarettentabakmischungen in Mengen von 20 Gew. % zugesetzt und zu Zigaretten verarbeitet. In Blindversuchen gegen Kontrollzigaretten, die nur die handelsüblichen Tabakmischungen enthielten, zeigten die Raucher keine merkliche Bevorzugung der Kontrollzigaretten.

Die den Tabakersatz enthaltenden Zigaretten zeigten keine unannehmbare Ausblühung. Diese Zigaretten mit Tabakersatzgehalt wiesen einen Durchschnittsausblühung sfaktor von 1,39 im Vergleich zu einem Ausblühung sfaktor von 1,23 für die Kontrollprobenzigaretten auf.

Beispiel 6

Ein wassergegossener Tabakersatz wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Wasser 30,3 1

Extrakt von rauchgetrockneten

Stielen 45,4 1

Papierfasern 1,35 kg

Natrium "CMC" ("Hercules Sorte

7LF") 3,90 kg

Glyzerin 900 ml

Entschäumer ("Dow p-1200") 45 ml

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Aluminiumoxidtrihydrat 16,18 kg

Produktionstabakfeingut 4,05 kg

Glyoxal (4θ % aq.) 1500 ml

Natriumzitrat 1,50 kg

Natriumboratdekahydrat 1,50 kg

Die Papierfaser (von einem komprimierten Faserblatt geschnittene Streifen) wurde ausreichendem Wasser zur Dispersion mit einem Hochscherkraft-"Cowles"-Mischer sugesetzt. Zusätzliches Wasser, Rauchtrocknungsstengelflüssigkeit und die dispergierte Faser wurden in einen "Groen-Mischer" eingesetzt und auf 60 bis 65,6 ⁰C erhitzt. Natriumkarboxymethylzellulose wurde zugesetzt und aufgelöst, worauf der Zusatz des Glyerins und des Entschäumers folgte. Aluminiumoxidtrihydrat und Produktionsfeingut wurden zugesetzt, und nach weiterem Rühren (ca. 1 Stunde) ließ man die Mischung über Nacht abkühlen. Natriumzitrat und Borax wurden zugesetzt, und man goß die Trübe auf ein sich mit niedriger Geschwindigkeit bewegendes rostfreies Stahlband. Überkopftrockner wurden zum Trocknen der Folie verwendet.

Die Folienbahn wurde geschlitzt und in angenähert 76,2 mm-Quadrate geschnitten, als sie vom Band abgeschält wurde. Das Material wurde 16 Stunden bei 23,9 °C und 60 % relativer Feuchtigkeit vor dem Vermischen und der Herstellung der Zigaretten konditioniert.

Der Tabakersatz wurde mehreren handelsüblichen Zigarettentabakmischungen in Mengen von 20 Gew. % zugemischt und zu Zigaretten geformt. In Blindversuchen gegenüber Kontrollzigaretten, die nur die handelsüblichen Tabakmischungen enthielten, zeigten die Raucher keine merkliche Bevorzugung der Kontrollzigaretten.

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Die den Tabakersatz enthaltenden Zigaretten zeigten keine unannehmbare Ausblühung. Sie wiesen einen Durchschnittsausblühungsfaktor von 1,25 im Vergleich zu Ij23 der Kontrollzigaretten auf.

Beispiel 7

Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 5 wurde eine Lösungsmittel-gegossene Tabakersatzfolie aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Gewichtsprozent

Methylzellulose (I5OO cp)	4,7
Methylzellulose (15 cp)	4,7
Aluminiumoxidtrihydrat	47,9
Produktionsfeingut	15,3
Natriumzitrat	4,7
Zelluloseazetat	4,7
Natriumborat	4,7
Papierfaser	1,9
Diammoniumphosphat	4,7
Dunkles feuervergütetes Resinoidaroma
("IFF, GO2662")	0,4
Imitationstabakgeschmack ("Firminich,
52,644")	0,10
Glyzerol	5,6
"FD & C Yellow # 5"	0,25
Ferrioxid	0,10
Holzkohle	0,25

Die erhaltene Folie wurde zerschnitzelt, in einer Menge von etwa 25 Gew. % mit Zigarettentabak vermischt und zu Zigaretten geformt. Die erhaltenen Zigaretten erzeugten beim Rauchen eine normal aussehende, kohärente Asche und einen angenehmen natürlich duftenden und schmeckenden Rauch.

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Beispiel 8

Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 2 wurde eine Wassergegossene Tabakersatzfolie mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

Gewichtsteile

Natrxumkarboxymethylzellulose	12,3
Glyoxal	1.9
Aluminiumoxidtrihydrat	50,9
Produktionsfeingut	12,7
Natriumzitrat	4.7
Natriumborat	4.7
Papierfaser	4,2
Glyzerol	2.8
Rauchgetrocknete Stengelextrakt
festteilchen	5,7

Nach dem Zerschnitzeln, Vermischen mit Zigarettentabak (25 Gew. % Tabakersatz), Formen zu Zigaretten und Rauchen ergaben sich eine feste zusammenhängende Asche und ein milder gefälliger Rauch«

Fachleute bemerken, daß viele Abwandlungen und Änderungen der vorstehend erläuterten Erfindung innerhalb deren Bereichs möglich sind. Daher versteht sich, daß, nachdem die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, die Erfindung auf diese Einzelheiten nicht beschränkt ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Tabakersatz mit Gehalten an organischem Bindemittel und anorganischem Füllstoff,

dadurch gekenn ze i c h η e t, daß er im wesentlichen aus

(a) etwa 10 bis etwa 40 Gew. % Tabakfeingut,

(b) etwa 5 bis etwa 35 Gew. % des organischen Bindemittels,

(c) etwa 2 bis etwa 35 Gew. % einer Borverbindung

der Gruppe Boroxid, Borsauerstoffsäuren, Ammonium-, Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze einer Borsauerstoffsäure und Mischungen davon und

(d) etwa 25 bis etwa 75 Gew. % des aus der Gruppe Aluminiumoxid , Aluminxumoxidtrxhydrat, Magnesiumkarbonat, Kalziumkarbonat, Holzkohle und deren Mischungen gewählten anorganischen Füllstoffes besteht.

2. Tabakersatz nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, daß das Tabakfeingut aus der Gruppe Produktionsfeingut, gemahlene Grobrippen, gemahlene rauchgetrocknete Stengel und Mischungen davon gewählt ist.

3. Tabakersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 40 bis βθ Gew.% des anorganischen Füllstoffs enthält.

4. Tabakersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem bis zu etwa 15 Gew. % eines Materials, der Gruppe Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat und Mischungen davon enthält.

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5· Tabakersatz nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem bis zu 10 Gew. % eines Brennzusatzmittels der Gruppe Natiumnitrat, Natriumzitrat, Kaliumtartrat und Mischungen davon enthält.

6. Tabakersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 10 bis etwa 25 % des Bindemittels enthält.

7. Tabakersatz nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 3 bis etwa 10 Gew. % der Borverbindung enthält.

8. Tabakersatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 10 bis etwa 25 % Tabakfeingut enthält.

9. Tabakersatz nach Anspruch 4 oder nach den Ansprüchen 2, 4 und 5a dadurch gekennzeichnet₃ daß er außerdem bis zu 10 Gew. % Zellulosefasern enthält.

10. Tabakersatz nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung

auf Anspruch 4₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Zellulosefasern Papierfasern sind.

11. Tabakersatz nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakfeingut Produktionsfeingut ist.

12. Tabakersatz nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Borverbindung Borax ist.

13. Tabakersatz nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet,daß das Bindemittel aus der Gruppe

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Methylzellulose, Zelluloseazetat, Hydroxyäthylzellulose, Natriumkarboxymethylzellulose und Mischungen davon gewählt ist.

14. Tabakersatz nach Anspruch 1, Anspruch 8 oder Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5_S dadurch gekennzeichnet_s daß der anorganische Füllstoff Aluminiümoxidtrihydrat ist.

15. Tabakersatz nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus etwa 10 bis etwa 25 Gew. % Tabakfeingut, etwa 40 bis etwa 60 Gew. % des anorganischen Füllstoffs, etwa 3 bis etwa 10 Gew. % der Borverbindung, bis zu etwa 10 Gew. % des Phosphatmaterials und bis zu etwa 5 Gew. % Papierfasern besteht.

16. Tabakersatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakfeingut Produktionsfeingut ist, der anorganische Füllstoff Aluminiümoxidtrihydrat ist, die Borverbindung Borax ist, das Phosphatmaterial Diammoniumphosphat ist und das Brennzusatzmittel Natriumzitrat ist.

17. Tabakersatz- nach Anspruch 13 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Natriumkarboxymethylzellulose ist.

18. Tabakersatz nach Anspruch 13 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Zelluloseazetat und Methylzellulose besteht.

19. Rauchtabakware, gekennzeichnet durch mit bis zu etwa 50 Gew. % Tabakersatz nach Anspruch 1, nach Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf die Ansprüche 2, 4 und 5_S nach Anspruch 17 oder nach Anspruch 18 gemischten Tabak.

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