DE2729759A1

DE2729759A1 - Rauchbare produkte

Info

Publication number: DE2729759A1
Application number: DE19772729759
Authority: DE
Inventors: Theobald Dipl Chem Dr Eicher; Freidemann Dipl Chem D Mueller
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1979-01-18
Also published as: FI64047C; DE2729759C2; GB2000427A; FR2395715B1; JPS5414598A; FI782088A; CA1097901A; GB2000427B; NL7807037A; US4296762A; IT7850094A0; BE868608A; IT1105374B; CH640112A5; FR2395715A1; SE7807372L; DK299378A; JPS6048155B2; FI64047B

Description

5090 Leverkusen. Bayerwerk

B/MKi

Die Erfindung betrifft verbesserte rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. In der GB-PS 909 699 werden wasserabsorbierende Substanzen, insbesondere aktiviertes Aluminiumhydroxid, aktivierter Bauxit oder Aluminiumhydroxid beschrieben, die in Form von Pulvern in Mengen von mindestens 2o Gewichts-^ 3chnittabak oder rekonstituiertem Tabak zugesetzt, in rekonstituierte Tabakfolien eingearbeitet oder in Mengen von 5 - Io Gewichts-^ in zur Herstellung von Zigarettenpapier bestimmte Papiermassen eingearbeitet oder zum Beschichten von Zigarettenpapier verwendet werden. Diese wasserabsorbierenden Substanzen dienen dazu, in der Verbrennungszone V/asser freizusetzen und dadurch die Brenntemperatur des Rauchproduktes zu senken. Sie verbessern jedoch die organoleptischen Eigenschaften des Rauchproduktes nicht und tragen auch nicht zur Erhöhung des Füllvolumens des Tabaks bei. Nachteilic ist, daß durch den Zusatz der beschriebenen feinteiligen wasserabsorbierenden Substanzen die Verarbeitbarkeit der Tabakmischungen auf üblichen Zigarettenmaschinen erheblich erschwert wird, da die erforderlichen Gleiteigenschaften des vorgeformten Tabakstranges an Metallflächen und anderen verschlechtert werden.

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Aus der DT-OS 2 262 829 sind rauchbare Produkte bekannt, die ein brennbares Material auf Cellulosebasis und Erdalkali- und/oder Mangan-(II)-Metall-(III)-Chelatverbindungen, Ammoniak abspaltende Verbindungen, Oxidationsmittel, Füllstoffe, Binder, Tabakinhaltsstoffe und/oder weitere übliche Zusätze enthalten.

Die Rauchanalysen der in dieser DT-OS beschriebenen rauchbaren Produkte zeigen eine gegenüber Tabak deutliche Reduzierung physiologisch schädlicher Substanzen im Rauch bei einem teilweise befriedigenden Geschmackseindruck ohne cellulosische Schärfe und ohne unerwünschte überlagerung der tabakspezifischen Aromakomponenten bei Abmischung mit verschiedenen Tabaken.

Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, daß bei diesen rauch' baren Produkten in Abmischungen mit Tabak ohne deutliche Verschlechterung der organoleptlschen Eigenschaften keine Absenkung des Schadstoffgehaltes im Rauch erhalten werden kann, die die aufgrund des Mischungsverhältnisses und der Werte der Einzelkomponenten zu erwartende Absenkung deutlich übersteigt. Welter hat sich gezeigt, daß die Verträglichkeit dieser rauchbaren Produkte, Insbesondere in Mischungen mit kondensat- und nikotinarmen Tabaken, die zunehmend an Bedeutung erlangen, eingeschränkt 1st.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Nachteile der beschriebenen rauchbaren Produkte vermieden werden, wenn man auf die rauchbaren Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodlfizierenden Substanzen fein verteilte Feststoffe so aufbringt, daß eine über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogene Verteilung mit einer Anreicherung in bzw. an den Oberflächen erzielt wird.

Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte auf Cellulosebasis zeichnen sich Insbesondere durch einen verminderten Schadstoff-

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gehalt im Rauch und/oder verbesserte organoleptische Eigenschaften und dadurch aus, daß sie in Abmischungen mit verschiedenen Tabaken das Abbrandverhalten der Gesamtmischung in vorteilhafter Welse dahingehend beeinflussen, daß eine erheblich höhere, überproportionale Absenkung der Schadstoffkomponenten im Rauch, als aufgrund der Einzelwerte für die Mischungskomponenten erwartet werden kann, erreicht wird. Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte eine verbesserte Naßfestigkeit, erhöhte mechanische Festigkeit, die zur Bildung geringerer Staubanteile bei der Verarbeitung führt, und ein erhöhtes Füllvolumen unter Verarbeitungsbedingungen in feuchtem Zustand. Die Erfindung betrifft daher rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen; die Produkte sind dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) o,l - Io Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren "Produktes, fein verteilte Feststoffe, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 /U ist, in einer über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogenen Verteilung mit einer Anreicherung in beziehungsweise an den Oberflächen und

b) Oj-5 - 15 Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren

enthalten.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser rauchbaren Produkte, auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte Material auf Cellulosebasis, das gegebenenfalls in rauchbaren Produkten üblicherweise verwendete Füllstoffe enthält, mit einer Dispersion von Feststoffen,

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deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 #u ist, in einer Lösung von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht.

In den bekannten rauchbaren Produkten sind die Füllstoffe gleichmäßig verteilt. Diese gleichmäßige Verteilung wird dadurch erreicht, daß man die Füllstoffe bereits bei der Herstellung des brennbaren Trägermaterials zusetzt. Im Gegensatz dazu sind die feinteiligen Feststoffe in den erfindungsgemäßen rauchbaren Produkten über den Querschnitt der Produkte ungleichmäßig verteilt und an beziehungsweise in den Oberflächen angereichert. Diese heterogene Verteilung wird dadurch erreicht, daß man die Feststoffe nicht bei der Herstellung des brennbaren Trägermaterials zusetzt, sondern erst den vorgefertigten Träger aus brennbarem Material nit Dispersionen der Feststoffe in Salzlösungen tränkt, besprüht oder bestreicht.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Dispersionen feinteiliger Feststoffe in wäßrigen Salzlösungen können an sich bekannte Füllstoffe,Pigmente und Adsorptionsmittel verwendet werden, indem man durch Dispersion oder Kondensation die erforderliche Partikelgröfle erzeugt und durch Ausbildung von elektrischer Aufladung, Solvatation oder fest haftenden Filmen eine Rückverwandlung in die Ausgangszustände verhindert wird (vergleiche Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, J5. Auflage, Band lo, Seite 6o4 ff, Urban & Schwarzenberg, München-Berlin, 1958). Die Dispersionen werden nach bekannten Verfahren zum Beispiel dadurch erhalten, daß man Feststoffe,gegebenenfalls unter gleichzeitiger mechanischer Zerkleinerung, mit geeigneten Dispergiergeräten, Kolloidmühlen oder Ultraschall dispergiert. Wesentlich ist, daß Dispersionen erhalten werden, die unter Verarbeitungsbedingungen stabil sind. Bevorzugt werden elektrostatisch stabilisierte Fest-

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Stoffdispersionen eingesetzt, die aus einer äußeren wäßrigen Phase und einer inneren Feststoffphase bestehen und deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 /U ist und vorzugsweise 1,5 - o,öl /U beträgt.

Vorzugsweise werden die erflndungsgernäß zu verwendenden Dispersionen durch Peptisatlon der Primärteilchen aus Sekundäragglomeraten, zum Beispiel aus durch Fällung oder Hydrolyse erhaltenen Niederschlagen, hergestellt, indem man durch Zusatz von Peptisatoren (Elektrolyt) oder durch Auswaschen von als Fällungsmittel wirkendem Elektrolytüberschuß Sole erzeugt. Bei der Herstellung der Dispersionen kann der Zusatz von Schutzkolloiden, z.B. Gelatine, Gummi arabicum, Polyolen, Carboxymethylcellulose oder Netzmitteln in manchen Fällen vorteilhaft sein.

Als Feststoffe haben sich vor allem Kohlenstoff und/oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, wie der Erdalkalimetalle, Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan und Silicium bewährt. Als anorganische Sauerstoffverbindungen mehrv/ertiger Elemente werden bevorzugt Oxide, Hydroxide und Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan und Silicium oder deren Gemische verwendet.

Als Feststoffe seien beispielsweise genannt die kristallinen Oxide, Hydroxide oder Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Titan, Zink oder Silicium, Diatomeenerde, Tonmineralien, Aktivkohle, Vermiculit. Auf diese Stoffe können unlösliche Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, wie Aluminiumphosphat, Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid aufgefällt worden sein. Bevorzugte Feststoffe zur Herstellung der erflndungsgemäß zu verwendenden wäßrigenDispersionensind jedoch solche amorphen oder teilkristallinen Oxidhydrate und/oder Hydroxide von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan oder Silicium, die durch Fällung aus Salzlösungen und durch Auswaschen des überschüssigen Elektrolyts erhalten wurden.

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Beispielsweise werden geeignete Aluminiumoxidhydrate der Formel Al₂O^n H₃O durch Kristallisation aus Alumlnatlauge nach dem Bayer-Verfahren (vergleiche Ulimann¹s Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 6, S. 3o5 ff» Verlag Chemie, Weinheim, 197*0, durch Fällen mit Säuren aus Aluminatlösungen oder durch Fällung mit Basen, insbesondere mit Ammoniak, aus wäßrigen Lösungen von Aluminiumsalzen und anschließendem Auswaschen erhalten. Eisenoxidhydrate der Formel FegO-^n IL>0 werden nach an sich bekannten Verfahren, zum Beispiel nach dem Penniman-Verfahren, (vergleiche Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. I}, S. 757 ff» Urban & Schwarzenberg, München-Berlin, 1962) oder durch Hydrolyse oder Fällen von löslichen Eisensalzen, z.B. FeCl,»6 H₃O, erhalten.

Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte enthalten die fein verteilten Feststoffe in Mengen von 0,1 - Io Gewichts-;*» bezogen auf das Gesamtgewicht das rauchbaren Produktes, vorzugsweise in Mengen von 0,5 - 7» 5 Gewichts-^, besonders bevorzugt in Mengen von l,o - 5»ο Gewichts-^. Die Konzentration der Feststoffe In den erfindungsgemäß zu verwendenden Dispersionen sollte o,l - Io Gewichts-^ betragen.

Die erfindungsgemäß zum Dispergieren der feintelligen Feststoffe zu verwendenden wäßrigen Salzlösungen sind vorzugsweise Lösungen wasserlöslicher, nicht toxischer Salze, ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren. Bevorzugt werden solche wasserlöslichen Salze eingesetzt, die eine elektrostatische Stabilisierung der Feststoffdispersion bewirken, das Glimm- und Abbrandverhalten der gemäß der Erfindung hergestellten rauchbaren Produkte in vorteilhafter Weise steuern und/oder unter Rauchbedingungen Ammoniak abspalten. Solche Salze sind z.B. die Salze ein-und mehrbasischer Carbonsäuren mit Kationen wie Ammonium-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Eisen-, AIu-

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minium-, Mangan- oder Zinkionen. Als Carbonsäuren haben sich vor allem Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- und Milchsäure bewährt. Bei diesen Salzen kann es sich um einfache Salze, zum Beispiel Ammoniumoxalat, Eisencitrat, Zinktartrat oder vorzugsweise, um Komplexsalze wie Ammonium-Eisen-(III)-oxalat, Ammonium-3isen-(lll)-citrat, Ammonium-Aluminiumcitrat handeln. Besonders bevorzugt werden Komplexsalze mit Chelatstruktur der Formel

verwendet, in der

K Magnesium, Calcium oder Mangan-(II), Me Eisen-(III) oder Aluminium und

R den Rest einer chelatbildenden Carbonsäure bedeuten und χ für 1 oder 2 und

y für 1, 2 oder 3 stehen und

ζ die Zahl der zweiwertigen Kationen K angibt, die zur Neutralisation des anionischen Chelatkomplexes erforderlich sind.

Als brennbares Material auf Cellulosebasis werden in den erfindungsgemäßen rauchbaren Produkten cellulosehaltig® Pflanzenmaterial sowie Cellulose beziehungsweise Zellstoffe oder Cellulosederivate allein oder in Mischung untereinander eingesetzt. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten bei der Verwendung von papierähnlichen Bahnen aus Tabak, Tabakabfallprodukten oder Cellulose beziehungsweise Zellstoffen. Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte enthalten o,5 - 15 Gewichts-^ bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes an verbrennungsmodifizierenden Mitteln. Bewährt haben sich Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren, zum Beispiel die Ammonium-, Alkali-, Erdalkali-, Eisen-, Aluminium-, Mangan-, und Zinksalze von Oxal-, Wein-, Citronen-, Milch- und Glykolsäure. Diese Salze können einfache Salze oder Komplexsalze wie Ammonium-Eisen-(III)-oxalat, Ammonium-Eisen-(III)-citrat, Ammonium-Aluminium-citrat sein.

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Bevorzugte verfcrennungsmodifizierende Mittel sind die vorstehend beschriebenen Komplexsalze mit Chelatstruktur der Formel I.

Im weiteren kann das zur Herstellung der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte Verwendung findende Basismaterial übliche Füllstoffe enthalten. Die Füllstoffe werden zweckmäßigerweise in Mengen von etwa 1 - 7o Gewichts-^, vorzugsweise 2-60 Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes eingesetzt.

Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte können übliche, unter Rauchbedingungen ammoniakabspaltende Verbindungen enthalten. Als unter Rauchbedingungen ammoniakabspaltende Verbindungen finden insbesondere Ammoniumsalze anorganischer und organischer Säuren sowie Salze von Aminosäuren und Säureamide Anwendung. Die ammoniakabspaltenden Verbindungen werden zum Beispiel in Mengen von etwa 1 bis 25 Gewichts-^ eingesetzt, so daß sich im Hauptstromrauch ein pH-Wert von etwa 5-8 einstellt.

Weiter können die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, o,ol - 7» vorzugsweise 1-5 Gewichts-^, eines Oxidationsmittels enthalten. Unter Oxidationsmitteln sind Substanzen zu verstehen, welche das Glimmverhalten der rauchbaren Produkte verbessern, zum Beispiel Kaliumnitrat oder Natriumnitrat. V/eiter können die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte etwa o,öl - Io Gewichts-^, vorzugsweise o,l - 5 Gewichts-^, bezogen auf das rauchbare Produkt Ammoniumsalze von Polygalakturonsäuren wie Pektin, Alginsäure oder Gummi arabicum und/oder Ammoniumsalze von Carboxymethylcellulose enthalten. Vorteilhaft für die organoleptischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte kann ferner auch ein Zu-

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satz sein von ο,öl - 5 Gewichts-^, vorzugsweise von o,l - J5 Gewichts-^, bezogen auf das rauchbare Produkt, schwefelarmer Eiweißstoffe, wie Zein, Hordein oder Gliadin sowie die durch fraktionierte Extraktion mit Alkohol, zum Beispiel durch Extraktion mit Äthanol, aus diesen Eiweißstoffen gewonnene Extrakte. Weiter können die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte etwa o,l - 5o Gewichts-$, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, an Tabakinhaltstoffen enthalten. Die vorstehend genannten in Rauchprodukten üblicherweise verwendeten Zusätze können bereits bei der Herstellung des erfindungsgemäß zu behandelnden Ausgangsmaterials oder auch erst bei der erfindungsgemäßen Behandlung dieses Ausgangsmaterials mit den in den Salzlösungen dispergierten Feststoffen zugesetzt werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäßen Produkte in Form von papierähnlichen Bahnen mit einem Flächengewicht'von Io - 15o g/m , bevorzugt Jo - 8o g/m und mit Blattdicken, die im allgemeinen im Bereich von etwa Io 12o /U, bevorzugt etwa Jo - 9o /U, besonders bevorzugt etwa 55 - 7 ο /U liegen, herzustellen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte erfolgt in der V/eise, daß das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte, das heißt in Form einer papierähnlichen Bahn, eines Vlieses, einer Folie, eines Fadens oder Stranges, geschnitten oder ungeschnitten vorliegende, gegebenenfalls übliche Füllstoffe enthaltende Material auf Cellulosebasis mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Dispersionen der Feststoffe in Lösungen von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht. Das Tränken kann zum Beispiel in der Weise erfolgen, daß man das brennbare Mäerial in die Dispersion der Feststoffe taucht und anschließend trocknet. Das Trocknen wird im allgemeinen bei .

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Temperaturen von 5o - 12o°C vorgenommen.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte finden als brennbare vorgefertigte Materialien bevorzugt papierähnliche Bahnen oder Vliese Verwendung.

In allen Ausführungsformen lassen sich weiterhin in gleichen cder in getrennten Verfahrensschritten die bei der Tabakvera*beitung üblichen Zusätze, zum Beispiel Feuchthaltemittel sowie "Flavor" und Nikotin zusätzlich einbringen. Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte zeigen gegenüber dem zu ihrer Herstellung verwendeten brennbaren Material, dem bekannte verbrennungsmodifizierende Substanzen zugemischt wurden, beim Abrauchen organoleptisch verbesserte Eigenschaften, insbesondere verringerte Schärfe, einen angenehm milden Geschmack und eine verbesserte Verträglichkeit mit verschiedenen, vorzugsweise nikotin- und kondensatarmen Tabaken. Vielter bewirken die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte in Abmischungen mit Tabak eine erhebliche Absenkung des Schadstoffgehaltes im Rauch, die für die Herstellung von Rauchprodukten mit geringerem gesundheitlichen Risiko von zunehmendem Interesse ist. So wird beispielsweise mit einem gemäß DT-OS 2 262 829 hergestellten rauchbaren Produkt, das 35 Gewichts-^ bezogen a uf das Gesamtgewicht der rauchbaren Produkte an in der DT-OS 2 262 829 beschriebenen verbrennungsmodif!zierenden Mitteln enthält und befriedigende organoleptische Eigenschaften besitzt, in Abmischungen aus 75 Gewichts-Teilen Tabak und 25 Gewichts-Teilen rauchbarem Produkt eine relative Absenkung des Kondensatwertes auf 65 - 7o %, des Nikotingehaltes auf etwa 85 $> erreicht, während die Kohlenmonoxidmenge auf Ho 115 % ansteigt (bezogen auf Tabak = loo %). Eine Verringerung der Menge an Verbrennungsmodifizierenden Mitteln in den beschriebenen rauchbaren Produkten über den bevorzugten Bereich hinaus führt zwar zu einer weiteren Erniedrigung der

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Schadstoffkonzentrationen im Rauch, verschlechtert jedoch gleichzeitig die organoleptischen Eigenschaften der Produkte, so daß der charakteristische Cellulosegeschmack verbunden mit einer scharfen, irritierenden Komponente deutlich hervortritt und die Verträglichkeit mit Tabaken und Tabakmischungen eingeschränkt wird (vergleiche Tabelle 1, Seite 12). Rauchbare Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel zusätzlich mit 5 Gewichts-^» fein verteiltem (peptisiertem) Eisenoxidhydrat der Formel Fe₂O,·η HpO in heterogener Verteilung beaufschlagt wurden, besitzen ausgezeichnete organoleptische Eigenschaften ohne jede cellulosische Schärfe, sind mit Tabaksorten verschiedener Provenienz, insbesondere mit nikotin- und kondensatarmen Tabakmischungen, voll verträglich, ohne die spezifischen Geschmacks- und Aromakomponenten solcher Tabake zu beeinträchtigen. Die erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte lassen vielmehr in Abmischungen mit Tabaken den für die verschiedenen Tabaksorten charakteristischen Geschmackseindruck ausgeprägt hervortreten. Darüber hinaus beeinflussen diese rauchbaren Produkte in Abmischungen mit Tabak das Abbrandverhalten der Gesamtnischung in vorteilhafter Weise und bewirken eine erhebliche überproportionale Absenkung der Schadstoffkonzentrationen im Rauch, die aufgrund der Einzelwerte der Mischungskomponenten nicht erwartet werden kann.

So werden beispielsweise für Abmischungen aus 25 Gewichts-Teilen der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte und 75 Gewichts-Teilen Tabak Kondensatwerte von 45 - 6o %_t Werte für Nikotin von 55 - 65 % und eine Kohlenmonoxidmenge von 80 9o % gefunden (bezogen auf Tabak = loo %). Die erwünschten vorteilhaften Effekte, nämlich die Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften, die Erhöhung der Verträglichkeit mit geschmacks-, kondensat- und nikotinärmeren Tabaken und die überproportionale Absenkung der Schadstoffwerte, lassen sich nicht oder nur in geringerem Umfang er-

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OO
O
CD
CO
OO

J* Tabelle 1; Typlache Analysenwerte von Vergleichsprodukten und erfindungsgemäßen rauchbaren Produkten

OD
M

ία

Rauchbare Produkte mit 35 Gewichts-* verbrennungsmodifizierenden Mitteln (Beispiel A)

Rauchbare Produkte mit 2 Gewichts-% verbrennungsmodifizierenden Mitteln (Beispiel B)

Rauchbare Produkte mit 2 Gewichts-* Verbrennungsmodifixierenden Mitteln und 5 Gewichts-* homogen verteiltem Fe₃O,* nH-0 ^c * (BBispiel C)

Erfindungsgemäße rauchbare Produkte mit heterogen verteilten, dispergierten Feststoffen (Beispiele 1 - 3)

Rauchanalytik

Änderung der Kondensatmenge

rrechnet

etwa

gefunden

65-70

55-60

45-60

Änderung der Nikotinmenge

rrechnet

75

gefunden

etwa 75

etwa 70

55-65

Änderung der CO-Menge

rrechnet

etwa 110

etwa 100

gefunden

110-115

90-98

80-90

Organoleptische Beurteilung

Schärfe

(♦>

Rauchgeschmack

(♦)

• bezogen auf Tabak -

»ο ro co -ο in

zielen, wenn das gefällte Eisenoxidhydrat in den rauchbaren Produkten gleichmäßig verteilt, etwa zusammen mit dem Füllstoff bei der Herstellung des papierähnlichen Ausgangsmaterials eingearbeitet wird (siehe Beispiel C, Tabelle 1, Seite 12).

Typische Analysenwerte, wie sie mit Tabak, Vergleichsprodukten und den erfindungsgemäßen rauchbaren Produkten erhalten werden, die entsprechenden relativen Absenkungen und die organoleptische Beurteilung sind für Filtercigaretten aus 75 Gewichts-^ Tabak und 25 Gewichts-^ der rauchbaren Produkte in Tabelle 2, Seite 2o, zusammengestellt.

Die crfindungcgemäßen rauchbaren Produkte können für sich allein oder, vorzugsweise, als Mischungskomponente in Cigarettentabak, Cigarrentabak und Pfeifentabak verwendet werden. Außerdem lassen sie sich als Cigarrendeck- oder -umblatt oder als Cigarettenpapier einsetzen.

Erläuterungen zu den nachfolgenden Beispielen:

Die rauchbaren Produkte, deren Herstellung in den nachfolgenden Beispielen beschrieben wird, wurden im Gemisch mit 73 Gewichts-^ einer handelsüblichen Tabakmischung von heller Note (Geschmackstyp american blend) zu Filtercigaretten mit Celluloseacetatfilter verarbeitet. Die Filtercigaretten hatten eine Länge von 82 mm, einen Durchmesser von 8 mm und eine Ctranglänge von 67 mm.,Die Cigaretten wurden auf eine mittlere Stamme Hänge von 23 mm abgeraucht.

Zur Charakterisierung der Füllungsdichte der Cigaretten wurde der Zugwiderstand angegeben. Der Zugwiderstand wurde mit einem Zur-widerstandsmeßgerät für Einzelcigaretten der Firma Filtrona, London, welches den Druckabfall in "mm HpO" angibt, bestimmt. Für die analytische und organoleptische Prüfung wurden aus den rauchbaren Produkten hergestellte Filtercigaretten mit Zugwiderständen zwischen 5o und 75 mm H_?0 eingesetzt.

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ORIGINAL INSPECTED

Ir

Die in den Beispielen angegebenen Kondensatmengen sind Trockenkondensat in mg/Cigarette. Das Kondensat wurde nach Coresta-Standard Nr. Io bestimmt. Dabei wurden die Testcigaretten mit einem Zugvolumen von 55 ml, einer Zugdauer von 2 see, und einer Zugfrequenz von 6o see abgeraucht. Das gebildete Kondensat wurde auf einen Cambridge-Filter niedergeschlagen und ausgewogen. Der Wassergehalt wurde nach der Karl-Fischer-Methode titrimetrisch bestimmt und vom Gesamtkondensat subtrahiert. Die Bestimmung des Nikotingehaltes im Hauptstromrauch erfolgte nach Wasserdampfdestillation spektralphotometrisch durch Messung bei Wellenlängen von 2^6 nm, 259 nm und 282 nm entsprechend dem in K. Rothwell, CA. Grant, Standard Methods for the Analysis of Tobacco Smoke, Tobacco Research Council, Research Paper No. 11, London, 197^, angegebenen Verfahren. Dabei wurden sowohl die berauchten Cigarettenfilter von je Io Cigaretten wie das auf den Cambridge-Filtern der Rauchmaschine niedergeschlagene Kondensat für die Bestimmung eingesetzt und der Nikotingehalt als mg Nikotin pro Cigarette angegeben.

Zur Ermittlung des beim Abrauchen unter Standardbedingungen entstehenden Kohlenmonoxids wurde die Gasphase des Hauptstromrauches nach Filtration durch ein Cambridge-Filter über mit Kohlenmonoxid gesättigtem V/asser aufgefangen, der Kohlenmonoxid-Gehalt in der gesammelten Gasphase mit einem CO-Tester der Firma Hartmann & Braun AG, Frankfurt, bestimmt und die Werte als ml/Cigarette angegeben.

Vergleichscigaretten aus einer handelsüblichen Cigarettentabakmischung (Basistabak) ohne Zusatz der erfindungsgemäßen rauchbaren Produkte waren durch folgende analytischen Werte charakterisiert:

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Zugwiderstand: 66 mm H2O

Kondensat: l4,2 mg

Nikotin: l,8o mg

Kohlenmonoxid: 11,4 ml

Die organoleptisehen Eigenschaften der rauchbaren Produkte, deren Herstellung in den nachfolgenden Beispielen beschrieben ist,wurden wie folgt abgestuft beurteilt:

a) Schärfe:

(++) übliche Celluloseschärfe

(+) leichte Schärfe, vor allem beim Anrauchen

(-) fast keine Schärfe, entsprechend Tabakmaterial

(—) völlig ohne Schärfe

b) Rauchgeschmack:

(++) starker, üblicher Cellulosegeschmack, Papierbrand, stark adstringierend

(+) leichter Cellulosegeschmack, nicht adstringierend

(-) kein Cellulosegeschmack, geringe Geschmacksbeeinträchtigung

(—) mild, keine Geschmacksbeeinträchtigung

Vergleichsbeispiel A (Rauchbares Produkt gemäß DT-OS 2 262 829)

Eine papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff mit einem Gehalt von 5o Gewichts-^ Calciumcarbonat als Füllstoff, einem Flächengewicht von 5o g/m und einer Dicke von etwa 60 /U wurde in einem Leimbad mit einer wäßrigen Lösung aus loo g/l MaEnesium-eisen-(lIl)-citrat, 3o g/l Mangan-eisen-(lll)-citrat, ^o g/l Ammoniun-eisen-(lII)-citrat, 60 g/l Ammoniumeitrat 5o g/l Harnstoff

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getränkt, zwischen Walzen abgepreßt und getrocknet. Die Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 35 % bezogen auf das Gesamtgewicht.

Die Folie wurde zu Streifen von etwa o,9 ram Breite und unterschiedlicher Länge geschnitten, mit dem Basistabak im Gewichtsverhältnis 25 Teile rauchbares Produkt : 75 Teile Tabak gemischt und unter Verwendung von handelsüblichen Cigarettenpapierhülsen mit Celluloseacetatfilter^ zu Cigaretten verarbeitet.
Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle

Vergleichsbeispiel B (Rauchbares Produkt gemäß DT-OS 2 262 829ί

Es wurde wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben verfahren, mit dem einzigen Unterschied, daß der Salzgehalt der Tauchlösung nur l/2o des Salzgehaltes der in Vergleichsbeispiel A verwendeten Tauchlösung betrug. Die Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 2 % bezogen auf das Gesamtgewicht. : Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle

Vergleichsbeispiel C (Rauchbares Produkt gemäß DT-OS 2 262 829)

Es wurde wie in Vergleichsbeispiel B beschrieben verfahren, r.it dem einzigen Unterschied, daß die verwendete papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff zusätzlich zu den 5o Gewichts-^ Calciumcarbonat noch 5 Gewichts-^ Eisen-(III)-exidhydrat (berechnet als Fe(OH)O in homogener Verteilung enthielt.Die Gewichtszunahme der getrockneten Bahn betrug

O r; et

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle

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Beispiel 1

Eine papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff mit einem Gehalt an 5o Gewichts-^ Calciumcarbonat als Füllstoff wurde mit einer Dispersion, die im Liter 5o,o g Fe₂O, χ η HgO (berechnet als Fe(OH),)

5,og Magnesium-eisen-(III)-citrat 1,5 g Mangan-eisen-(lll)-citrat 1,5 g Ammonium-eisen-(lll)-citrat 3,ο g Ammoniumeitrat 2,5 g Harnstoff

enthielt, getränkt, zwischen Walzen abgepreßt und getrocknet. Die Gewichtszunahme des getrockneten Produktes betrug 8 # bezogen auf das Gesamtgewicht der Eahn.

Zum Dispergieren des Eisenoxidhydrates in der Salzlösung wurde das Dispergiergerät Ultraturrax der Firma Janke und Kunkel verwendet. Dispergierzeit: Io min. Aus der erhaltenen Dispersion war auch nach 1-stündigem Stehen kein Eisenoxidtydrat ausgeflockt.

Das zur Herstellung der Dispersion verwendete Eisenoxidhydrat war wie folgt bereitet worden:

Aus einer Lösung von 5 Mol FeCl,'6H₃O in 2 1 Wasser wurde das Eisenhydroxid unter Rühren bei 7o°C durch Zugabe von 75o ml 25 i^iger wäßriger Ammoniaklösung gefällt. Der Niederschlag wurde auf einer Nutsche mit entsalztem Wasser ausgewaschen, bis sein Gehalt an Chloridionen unter 5 % bezogen auf das Gewicht des Hydroxidniederschlages gesunken war. Das erhaltene Rauchprodukt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filtercigaretten verarbeitet.

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Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, mit dem einzigen Unterschied, daß die verwendete papierähnliche Bahn aus gebleichtem Sulfatzellstoff zusätzlich zu den 5° Gewichts· Ji Calcirjücarbonat noch 5 Gev;ichts-ii hcircgen verteiltes Eisen-(TII)-oxidhvdrat (berechnet els Fe(OH)-,) enthielt. Die Gewichtszunahme der getrockneten Papierbahn betrug 7,5 % bezogen auf das Gesamtgewicht. Das erhaltene Rauchprodukt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filtercigaretten verarbeitet.
Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle

Beit'piel 3

Aus Gebleichtem Sulfatzellstoff wurde auf einem Blattbildner eine papierähnliche Folie mit einem Füllstoffgehalt, bezogen auf das Foliengevricht, von 43 Gewichts-% Calciumcarbonat und 5 Gewichts-^ Ei3en-(lll)-oxydhydrat (berechnet als Fe(OH),), mit einem Flächengewicht von etwa 55 g/m und einer Dicke von etwa 7o Ax hergestellt. Diese Folie wurde nach dem Trocknen in eine wäßrige Dispersion getaucht,die im Liter loo g stabil dispergiertes Α1ρ0-,·ηΗ₂0 (berechnet als Al(OH),) das wie in Beispiel 1 für Eisen-(III)-oxydhydrat beschrieben hergestellt und dispergiert wurde, ferner 5*5 g Kagnesium-eisen-III-citrat,
l,og Eangan-eisen-III-citrat,
2,5 g Ammonium-eisen-III-eitrat,
2,o g Ammoniumeitrat und
2,5 g Harnstoff enthielt.

Nach dem Abpressen und Trocknen betrug die Gewichtszunahme der Folie 14,5 % bezogen auf das Gesamtgewicht.

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Das erhaltene Rauchprodukt wurd3 v/ie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak ευ Filterzigaretten verarbeitet. Rauchanalytilc und organoleptische Beurteilung siehe Tabelle 2.

Beispiel 4

Es wurde in der in Beispiel 1 für Herstellung der Eisen-(III )-oxidhydrat-Dispersion beschriebenen V/eise eine Dispersion von Aluminiurrioxidliydrat berger,teilt, die in Liter

5 Gewichts-^ Chloridionen-frei gewaschenes, aus Aluminiumchlorid hergestelltes AlpOynHpO (berechnet als Al(OH)-, und 2,5 Gewichts-^ Magnesium-Aluminium-citrat enthielt.

Diese Dispersion wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise auf die ebenfalls in Beispiel 1 beschriebene papierähnliche Bahn aufgebracht.

Die Gewichtszunahme des getrockneten Materials betrug 6,5 % bezogen auf das Gesamtgewicht. Das rauchbare Produkt wurde wie im Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filtercigaretten verarbeitet.

Rauchanalytik und organoleptische Beurteilung: Zugwiderstandt 68 nm

RauchanaIyt i k:	C	Ί,Ί> mg
Kondensat:	I,o5 mg
Nikotin:	9.8 ml
Kohlenmonoxid:	Beurteilung:
Organoleptische	(")
Schärfe:	(-)
Rauchgeschmack:

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Tabelle 2: Rauchanalytik und oiyyanol.eptisnhe Beurteilung von und erfindunffBfcemäßen rauchbaren Produkten

Tabak.

	Zugwider-	Rauchanalytik	Kondensi mg/Cig.	at 5» rel.	Nikotin mg/Cig.	$> rel.	Kohlenm ml/Cig.	onoxid # rel.	Oritanoleptische Beurteilung	Hauchgeschmack
Tabak	etand pm RO	14,2	1oo	1,8o	1oo	11,4	1oo	Schärfe	(-)
Beispiel A Beispiel B Beispiel C	66	9,4 8,3 8,1	66,2 58,5 57,o	1,35 1,22 1,19	75,o 67,8 66,1	12,8 1o,9 1o,6	112 96,ο 93,4	(-)
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3	51 59 66	7,3 7,o 7,5	51,4 49,3 52,8	1,o6 1,o4	59,ο 57,6 61,2	9,4 9,7 9,4	82,5 85,3 83,2	W
KN CO UN VO UN VO

Beispiel 5

Der Dispersion von loo g handelsüblichem Titandioxid vom Rutiltyp in 1,8 1 Wasser wurde 8,95 g FeCl,·6Η₂0 zugesetzt. Die Mischung wurde tropfenweise unter kräftigem Rühren innerhalb von 15 min mit der Lösung von 12,β g Na,P0^^#12H₂0 in 5o ml H₂O versetzt. Der Niederschlag wurde abgetrennt und mit reinem Wasser durch Zentrifugieren ausgewaschen. Die erhaltenen feinteiligen Partikel aus Titandioxid mit einer Auflage von 5 Gewichts-^ aufgefälltem Eisenphosphat wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise in einer Lösung von Ammonium-Eisen-(III)-oxalat dispergiert, so daß eine Dispersion, die 8 Gewichts-^ dispergierten Feststoff und 1,5 Gewichts-^ gelöstes Ammonium-Eisen-(III)-oxalat enthielt, erhalten wurde. Mit dieser Dispersion wurde die in Beispiel 1 beschriebene papierähnliche Bahn bestrichen. Die Gewichtszunahme betrug 12,4 % bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes.

Das rauchbare Produkt wurde wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben mit Tabak zu Filtercigaretten verarbeitet. Rauchanalytische und organoleptische Beurteilung: Zugwiderstand: 60 nm H₀O

Rauchanalytik:	7,	C
Kondensat:	1,	5 mg
Nikotin:	9.	06 mg
Kohlenmonoxid:	5 ml
Organoleptische	Beurteilung:

Schärfe: ( —) Rauchgeschmack: (+)

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Claims

Patentansprüche;

1) Rauchbare Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodif!zierenden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) o,l - Io Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes, fein verteilte Peststoffe, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 ax ist, in einer über den Querschnitt des rauchbaren Produktes heterogenen Verteilung mit einer Anreicherung in beziehungsweise an den Oberflächen und

b) o,5 - 15 Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht des rauchbaren Produktes Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren

enthalten.

2) Rauchbares Produkt gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Feststoffen um Kohlenstoff und/oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente , bei den Salzen um Ammonium-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Eisen-, Aluminium-, Mangan- oder Zinksalze von Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- oder Milchsäure oder deren Mischungen handelt.

3) Verfahren zur Herstellung rauchbarer Produkte auf Basis von Cellulose und verbrennungsmodifizierenden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man das als rauchbares Produkt verwendbare, brennbare, vorgefertigte Material auf Cellulosebasis, das gegebenenfalls in rauchbaren Produkten üblicherweise verwendete Füllstoffe enthält, mit einer Dispersion von Feststoffen, deren mittlerer Teilchendurchmesser kleiner als 2 ρχ ist, in einer Lösung von Salzen ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren tränkt, besprüht oder bestreicht.

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ORIGINAL INSPECTED

4) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teilchendurchmesser der Peststoffe 1,5 bis o,öl /U beträgt.

5) Verfahren gemäß Anspruch 3 und ^* dadurch gekennzeichnet, daß man als Salze ein- oder mehrbasischer Carbonsäuren die Ammonium-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Aluminium-, Eisen-, Mangan- oder Zink-Salze von Oxal-, Glykol-, Wein-, Citronen- oder Milchsäure oder deren Mischungen verwendet.

6) Verfahren gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Salze Komplexsalze mit Chelatstruktur der Formel

^Kz[^Mex^Ry]

oder deren Gemische verwendet werden, in der K Magnesium, Calcium oder Mangan-(II), Me Eisen-(ill)- oder Aluminium und

R den Rest einer chelatbildenden Carbonsäure bedeuten und χ für 1 oder 2
y für 1, 2 oder 3 stehen und

ζ die Zahl der 2-wertigen Kationen angibt, die zur Neutralisation des anionischen Chelat-Komplexes erforderlich sind.

7) Verfahren gemäß Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Salze oder deren Mischungen in den Salzlösungen o,5 - 15 Gewichts-# beträgt.

8) Verfahren gemäß Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Salze oder deren Mischungen in den Salzlösungen 1-5 Gewichts-^ beträgt.

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9) Verfahren gemäß Anspruch J5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Feststoffe Kohlenstoff und/oder anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente oder deren Mischungen verwendet.

10) Verfahren gemäß Anspruch 3 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganische Sauerstoffverbindungen mehrwertiger Elemente, Oxide, Hydroxide und/oder Oxidhydrate von Aluminium, Eisen, Mangan, Zink, Titan oder Silicium, beziehungsweise deren Gemische verwendet.

11) Verfahren gemäß Anspruch 3 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Feststoffe in den Dispersionen o,l - Io Gewichts-^ beträgt.

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