DE2737718C2

DE2737718C2 - Rauchbares Tabakprodukt

Info

Publication number: DE2737718C2
Application number: DE2737718A
Authority: DE
Inventors: David Lee Louisville Ky. Gordon; Earl Eugene Louisville Ky. Kohnhorst; Thomas Wade Fern Creek Ky. Summers
Original assignee: Brown and Williamson Tobacco Corp
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE2737718A1; FR2363290A1; JPS5332200A; AU508819B2; BE857818A; BR7705850A; CA1097900A; FR2363290B1; GB1568630A; AU2779277A; JPS5910184B2

Description

Die Erfindjag bezieht sich auf ein rauchbares Tabakprodukt der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art

Der Tabakanteil bei den bekannten Tabakprodukten besteht gegenwärtig aus Tabakteilchen, die eine gewisse Breite und eine wesentlich größere, in mehr oder weniger großen Bereichen variierende Länge aufweisen.

Solche langgestreckten, großen Tabakstreifen richten sich innerhalb der Hülle im wesentlichen in Längsrichtung aus, was zu einer relativ hohen Packdichte in z. B. der Zigarette führt Die hohe Packdichte bewirkt jedoch gleichzeitig, daß die Zigarette velativ viel Tabak und somit einen großen Anteil an Schadstoffen aufweist Andererseits muß jedoch eine gewisse Packdichte aufrechterhalten werden, um die notwendige Stabilität der Zigarette, einen für den Raucher angenehmen Druckabfall, die gewohnte Anzahl von Zügen pro Zigarette usw. aufrechtzuerhalten.

Ein Verfahren zum Herstellen rauchbarer Tabakprodukte ist beispielsweise aus der US-PS 31 28 775 bekannt Das bekannte Verfahren dient dazu, die Längen konventionell geschnittener Tabakstreifen zu vereinheitlichen. Zu diesem Zweck werden die eirijtielten Tabakblätter zunächst einer Schneideinrichtung zugeführt, in der sie in quadratische bzw. rechteckige Vierecke geschnitten werden. Diese Vierecke werden anschließend in Vierecke nur aus Blattmaterial und in Vie- ^cke, die Rippen enthalten, getrennt Nur diejenigen Vierecke, die Rippen enthalten, werden der Dreschvorrichtung zugeführt, während die nur Blattmaterial enthaltenden Vierecke dem Produktstrom erst nach dem Dreschen wieder zugeführt werden. Sowohl die nur Blattmaterial enthaltenden Vierecke als auch die gedroschenen, Rippen enthaltenden Vierecke werden dann dem anschließenden Schneiden (shredding) zugeführt Auf diese Weise soll sichergestellt werden, daß die Tabakstreifen (zumin^st aus den nicht gedroschenen, nur Blattmaterial enthaltenden Vierecken) eine im wesentlichen einheitliche Länge aufweisen. Wie groß diese Streifen sein sollen, welche Form sie aufweisen sollen und in welcher Verteilu:ig die Tabakteilchen der bevorzugten Größe und Form im Tabakprodukt vorhanden sein sollen, ist nicht erwähnt Die Entgegenhaltung geht im Gegenteil davon aus, daß als Endprodukt ein konventionell in große Streifen geschnittener Tabak anfallen soll, nur eben ohne die als nachteilig erkannten größeren Unterschiede in der Streifenlänge. Die Entgegenhaltung geht weiterhin davon aus, daß es durch das Vorschneiden und die Abtrennung der nur Blattanteile enthaltenden Quadrate vor dem Dreschen gelingt, den Anteil von Tabakteilchen herabzusetzen, die eine geringere als die vorherbestimmte Länge aufweisen, so daß die Dichte des Tabakproduktes nicht durch einen erhöhten Anteil von kürzeren Tabakteilchen erhöht wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein rauchbares Tabakprodukt zu schaffen, bei dem der Schadstoffgehalt durch Reduzierung des Tabakanteils bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der normalen physikaiischen und Raucheigenschaften herabgesetzt werden kann.

Die Aufgabe wire erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
Durch die Herstellung des rauchbaren Tabakproduktes mit den angegebenen kurzen Streifen-Tabakteilchen wird die Gitterstruktur hochelastisch, wodurch es möglich ist, bei gleichzeitiger Beibehaltung einer ausreichenden Festigkeit, Endstabilität und vergleichbaren Brenneigenschaften wie bei konventionellen Tabakprodukten, den Anteil an Tabak herabzusetzen und somit den Schadstoffgehalt zu senken. Es wird angenommen, daß kurzer Streifen-Tabak mit der erfindungsgemäßen Größe und Gestalt eine größere Unterstützungswirkung auf die Umhüllung der Tabaksäule ausübt, als dies beim üblicherweise geschnittenen Tabak der Fall ist. Es wird vermutet, daß die Orientierung der Teilchen des kleinen Streifen-Tabaks innerhalb der Tabaksäule zu dem hochelastischen Gitter führt, wobei sich die kleinen Streifen-Tabakteilchen an die Krümmung der Tabaksäule besser anpassen und sieh sowohl parallel zur Länge der Tabaksäule als auch konzentrisch zur Längsachse der Tabaksäule ausrichten. Dadurch kann eine Gewichtsverringerung von etwa 20% des Tabakgewichtes erreicht

rij werden, ohne daß sich die physikalischen und Raucheigenschaften des Tabakproduktes entscheidend ver-

:j schlechtem.

|| Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 ersichtlich.

H 65 Die Zeichnung zeigt in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines |j verbesserten rauchbaren Tabakproduktes gemäß der Erfindung, bei dem ein Separator 10 verwendet wird. Der

|| Separator 10 kann ein Sieb aufweisen, über das ein Umhüllungs- oder großer Streifen-Tabak aus einem nicht

g dargestellten Vorrat geleitet wird. Wie weiter unten erläutert, ist der kleine Streifen-Tabak dasjenige Material,

welches das Sieb 10 passiert. Der »Rückstand« oder der große Streifen-Tabak, der das Sieb nicht passiert, wird entlang des Strömungsweges 12 durch eine geeignete Vorrichtung entfernt. Nachdem der kleine Streifen-Tabak mittels des Separators 10 vom großen Streifen-Tabak abgetrennt v/orden ist, wird er entlang des Strömungsweges 14 zu den schematisch dargestellten Tabakprodukt-Herstellungsvorrichtungen 16 befördert Die Vorrichtung 16 zur Herstellung des rauchbaren Tabakproduktes ist hinreichend bekannt, so daß auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann. Das dabei erhaltene Produkt wird jedoch, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, vollständig oder ausschließlich aus dem kleinen Streifen-Tabak hergestellt.

Der in der Herstelkingsvorrichtung 16 verwendete kleine Streifen-Tabak ist somit in dem auch großen Streifen-Tabak enthaltenden Tabak nach dem Dreschen vorhanden. Der kleine Streifen-Tabak kann aber auch durch geeignete Verfahren eigens hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Hammermühle oder durch Klassierung durch Elutrieren, durch Teilchentrajekturieren oder durch Aussieben bis zu der gewünschten Größe, Gestalt oder andere Eigenschaften des kleinen Streifen-Tabaks. Die Zeichnung erläutert ein Verfahren zur Herstellung von Zigaretten nur aus kleinem Streifen-Tabak, der vorzugsweise durch Aussieben von kleinem Streifen-Tabak aus großen Streifen-Tabak erhalten wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der kleine Streifen-Tabak, der von dem großen Streifen-Tabak abgetrennt oder nach anderen Verfahren erzeugt worden ist, zur Herstellung der erfindungsgemäßen rauchbaren Tabakprodukte auch direkt den Herstellungsvorrichtungen 16 zugeführt werden kann.

Es wurde kleiner Streifen-Tabak mit einer kurzen Dimension von nicht mehr als etwa 1,27 cm (0,5 inch) verwendet, vorzugsweise jedoch nicht mehr als etwa 0,93 cm (0365 inch). Der kleine Streifen-Tabak wurde vorzugsweise durch Aussieben unter Verwendung eines Siebes mit 2V₂ Maschen pro 6,45 cm² (1 inch²) mit einer offenen Fläche von 833% aus dem großen Streifen-Tabak abgetrennt Es wurde ferner gefunden, daß vorteilhafterweise der kleine Streifen-Tabak aus Teilchen mit einer arithmetischen mittleren Größe vgji mindestens 133 mm und einer geometrischen mittleren Größe von mindestens 1,74 mm bestehen sollte. Die Dichte des kleinen Streifen-Tabaks ist im wesentlichen gleich der Dichte des geschnittenen Tabaks, d.h. mindestens 0,6603 g/cm³.

Die Teilchengröße des kleinen Streifen-Tabaks wird hier durch die Größe der öffnung in einem Sieb ausgedrückt Die Größe des verwendeten Teilchens ist der signifikante Faktor, mehr als das Verfahren oder die Vorrichtung, die zur Herstellung der kleinen Streifen-Tabakteilchen verwendet werden. Es wurde gefunden, daß kleiner Streifen-Tabak durch eine Teilchengrößenverteilungskurve charakterisiert sein kann, die im wesentlichen symmetrisch-glockenförmig ist Die Teilchengrößenverteilung von kleinem Streifen-Tabak ist somit überraschenderweise etwa normal. Im Vergleich dazu ist die Teilchengrößenverteilungskurve bei traditionell geschnittenen Tabakteilchen in der Regel log-normal unrl weist eine signifikante Asymmetrie (Schräge) auf.

Kleiner Streifen-Tabak wird auch nach seiner Gestalt klassifiziert Dazu wurde ein Formfaktor (A/P²) eingeführt, wobei A die Oberflächengröße des im wesentlichen ebenen Teilchens und P seinen Umfang bedeuten. Die nachfolgende Tabelle I zeigt einen Vergleich zwischen der Form-Faktor-(/4/P²)-Verteilung bei kleinem Streifen-Tabak und traditionell geschnittenem Tabak, ausgedrückt durch ihre Mittelwerte, die Standardabweichung, die Asymmetrie (Schräge) und die Häufigkeit (Kuriosis).

Tabelle I

-

Kleiner Streifen-Tabak Geschnittener Tabak

Mittelwert (A/P²) 0,049 0,034

Standardabweichung 0,012 0,015

Asymmetrie (Schräge) -0,95 0,08

Häufigkeit (Kurtosis) 4,07 2,35

Wie aus Tabelle I hervorgeht, hat die Form von kleinen Streifen-Tabakteilchen im Unterschied zu den Teilchen von traditionell geschnittenem Tabak einen mittleren Formfaktor (A/P²) von mindestens 0,049. Aus den in der Tabelle I angegebenen Mittelwerten von (A/P²) geht auch hervor, daß die Gestalt des kleinen Streifen-Tabaks durch Rechtecke mit den Seiten a, 038a ausgedrückt werden kann, während geschnittene Tabakteilchen als Rechtecke mit den Seiten a, 0,19a erscheinen.

Die Standardabweichung in Tabelle I zeigt, da3 die meisten kleinen Streifen-Tabakteilchen als Rechtecke mit Seiten innerhalb des Bereiches von a, 0,22a bis zu a, 0,73 s antreten. Die meisten traditionell geschnittenen Tabakteilchen erscheinen im Gegensatz dazu als Rechtecke mit Saiten innerhalb des Bereiches von a, 0,09a bis zu a, 037a. Der Asymmetriewert (die Schräge) der kleinen Streifen-Tabak-Foi mfaktorverteilung in der Tabelle 1 zeigt, daß die (A/P²)-Werte von kleinen Streifen-Tabakteilchen in Richtung auf Rechtecke mit den Seiten a, 0,037a und größer verschoben sind. Andererseits zeigt der Asymmetriewert (die Schräge) für geschnittene Tabakteilchen eine symmetrische Vertsilung.des Formfaktors (A/P²) etwa um den Mittelwert herum.

Aus den Häufigkeitswerten (Kurtosiswerten) ergibt sich, daß die Formfaktoren der kleinen Streifen-Tabak- ω teilchen und damit die Formverteilung der kleinen Streifen-Tabakteilchen mehr in einem engen Bereich der Werte liegt, während die Verteilung der geschnittenen Tabakteilchen innerhalb eines breiten Wertebereiches liegt

Aus den Daten der Tabelle I läßt sich errechnen, daß mindestens 70% der geschnittenen Tabakteilchen einen Formfaktor (A/P²) innerhalb des Bereiches von 0,019 bis 0,049 haben, während mindestens 70% der kleinen Streifen-Tabakteilchen einen Formfaktor (A/P²) von nicht mehr als etwa 0.065 oder nicht weniger als etwa 0,037 haben. Es sei darauf hingewiesen, daß der Formfaktor bei traditionell geschnittenem Tabak an dem oberen Ende seines Bereiches einen Wert von 0,049 hat, wobei dieser Wert identisch dem mittleren Formfaktor für den

kleinen Streifen-Tabak entspricht, wie er in der Tabelle 1 angegeben ist.

Nachfolgend werden die Eigenschaften des erfindungsgemäß unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten rauchbaren Tabakproduktes im Vergleich zu einer Zigarette der derzeitigen Produktion angegeben. Die in der folgenden Tabelle Il angegebenen kleinen Streifen-Tabakproben wurden unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Zeichnung hergestellt. Im allgemeinen wurde der in kommerziellen Herstellungsverfahren verwendete große Streifen-Tabak durch Sieben aufgetrennt. Der kleine Streifen-Tabak war dasjenige Material, das ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,73 cm (0,286 inch) passierte. Der kleine Streifen-Tabak wurde bis auf 13 bis 14% Feuchtigkeit konditioniert. Schließlich wurden nur aus dem kleinen Streifen-Tabak, der das Sieb passiert hatte, Zigaretten hergestellt. Bei der Herstellung der Zigaretten wurde eine Dichteverminderung für die Proben A und die Proben B von 20% bzw. 10% angestrebt. Die Probe C stellt eine nur aus kleinem Streifen-Tabak mit praktisch der gleichen Dichte wie eine Zigarette aus der laufenden Produktion dar. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle Il angegeben und durch den Prozentsatz der Verbesserung jeder Probe im Vergleich zu einer Zigarette der laufenden Produktion ausgedrückt. Zur Erleichterung der Interpretation dieser Testergebnisse dienen die folgenden Definitionen:

Tabakabschnitt-Druckabfall =

der Widerstand gegen den Luftstrom in dem Tabakstengel, gemessen in cm (inches) Wasser-Druckabfall,
Festigkeit =

die Fähigkeit einer Zigarette, ciiicr angewendeten Druckkraft standzuhalten,
Endstabilität =

das Maß der Beständigkeit einer Zigarette gegenüber der Bildung von hohlen, lockeren oder weichen

Enden,
Kohleretentionsvermögen =

die Fähigkeit einer Zigarette, ihre Kohle (Asche) für eine bestimmte Dauer des Abstreifens zurückzuhalten.

Tabelle II

Physikalische und Raucheigenschaften von nur aus kleinem Streifet -Tabak
hergestellten Zigaretten als Prozentsatz der Verbesserung im Vergleich zu einer
Zigarette der laufenden Produktion

	Zigaretten-Code	B	C
	A
	Typ	kleiner	kleiner
	kleiner	Streifen-Tabak¹)	Streifen-Tabak¹)
	Streifen-Tabak¹)	-10,8	-2,4
Dichteänderung im Vergleich	-17,9
zur Dichte einer Zigarette
der Standardproduktion		13,8	30
Festigkeit²)	03)	75	83
Endstabilität	53	19,6	J
Kohleretentionsvermögen	O³)	55,9(22)	239(94)
Tabakabschnitt-Druckabfall	03)
[cm (inch) H₂O]		10	15
Züge	O³)	-10	-9
Teerabgabe	03)	-8	6
Nikotinabgabe	5

') Zigarette, hergestellt aus kleinem Streifen-Tabak einer Größe von höchstens 0,73 cm (3 mesh). ²J Korrigiert für die Feuchtigkeit ³) Keine signifikante Änderung.

Aus der vorstehenden Tabelle II ist zu ersehen, daß die in einer normalen Dichte hergestellte Probe C eine um 30% verbesserte Festigkeit aufwies, während die mit einer um 10% verminderten Dichte hergestellte Probe B eine um 13,8% verbesserte Festigkeit aufwies. Die Probe A mit einer um 20% verminderten Dichte hatte im wesentlichen die gleiche Festigkeit wie die Zigarette aus der Standardproduktion. Die vorstehende Tabelle zeigt auch Verbesserungen von 53%, 75% und 83% in bezug auf die Endstabilität bei den Proben A, B und C im Vergleich zu einer Zigarette aus der Standardproduktion. Die Probe B wies eine Verbesserung in bezug auf das Kohle (Asche)-Rückhaltevermögen von 19,6% auf, während die Probe A in bezug auf ihr Kohle (Asche)-Rückhaltevermögen praktisch keine signifikante Änderung im Vergleich zu dem Kohle (Asche)-Rückhaltevermögen der Zigarette aus der Standardproduktion aufwies. Das Kohle (Asche)-Rückhaltevermögen nahm mit abnehmender Dichte ab.

Der Tabakabschnitt-Druckabfall nahm ebenfalls mit abnehmender Dichte ab, wobei etwa bei der in der Probe A erzielten Dichte ein NivelHerangseffekt auftrat. Die Raucheigenschaften änderten sieh auch mit den Dichteänderungen. Die Anzahl der Züge nahm linear zur Erhöhung der Dichte zu. Die Probe A wies keine signifikante Änderung in bezug auf die Anzahl der Züge auf im Vergleich zu einer Zigarette aus der Standardproduktion. In bezug auf die Teer-, Nikotin- und CO-Abgabe ist festzustellen, daß die Probe A sich von einer

Zigarette aus der Standardproduktion nicht wesentlich unterschied.

Es wurde auch eine Probe mit einer um 30% verminderten Dichte gegenüber der Dichte einer Zigarette aus der Standardproduktion hergestellt und in bezug auf die in der vorstehenden Tabelle II aufgezählten Eigenschaften getestet. Die Eigenschaften dieser Probe waren schlechter als diejenigen der Zigarette aus der Standardproduktion, insbesondere in bezug auf die Festigkeit. Es wird daher angenommen, daß in der Praxis das beste Gleichgewicht zwischen den erwünschten Merkmalen bei einer Dichteverminderung um etwa 20 bis etwa 25% auftri·*.

Es wird angenommen, daß die vorstehend in der Tabelle II angegebenen Eigenschaften, die eine Verminderung der Dichte unter Aufrechterhaltung der physikalischen, chemischen und Raucheigenschaften im Vergleich zu Standardzigaretten erlauben, nicht ncr auf die Teilchengröße des kleinen Streifen-Tabaks und auf die Verteilung, sondern mindestens zum Teil auch auf ihre Form (Gestalt) und Orientierung innerhalb des Tabakstengels zurückzuführen sind. Das heißt, die kleinen Streifen-Tabakteilchen haben eine Hauptdimension, die sich parallel zur Achse der Tabaksäule erstreckt, und sie weisen auch eine Hauptdimension auf, die konzentrisch zur Zentralachse der Tabaksäule verläuft. Die natürliche Elastizität dieser auf die vorstehend angegebene Weise angeordneten Teilchen ergibt eine erhöhte Festigkeit, ohne daß ein großer Druckabfall hervorgerufen wird. Es wurde auch gefunden, daß die Druckabfallschwankung geringer ist im Vergleich zu Zigaretten aus der Standardproduktion, obgleich der Druckabfall etwas höher ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die eingangs genannten erfindungsgemäßen Ziele vollständig erreicht werden. Im Prinzip erhält man ein rauchbares Tabakprodukt bei alleiniger Verwendung von kleinem Streifen-Tabak als Tabakkomponente, das unter Beibehaltung im wesentlichen der gleichen physikalisehen, chemischen und Raucheigenschaften wie bei konventionellen Standardzigaretten aus einer geringeren Menge Tabak hergestellt werden kann. Dadurch wird eine größere Ausnutzung des Tabakrohmaterials erzielt.

Obgleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf ein rauchbares Tabakprodukt beschrieben wurde, in dem der Tabakanteil aus kleinem Streifen-Tabak besteht, ist es selbstverständlich auch möglich, daß das rauchbare Tabakprodukt auch geringere Mengen anderer Zusätze, wie Ausfütterungen, Aromastoffe u. dgl, enthalten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rauchbares Tabakprodukt mit einem von einer zylindrischen Hülle umgebenen Tabakanteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakanteil im wesentlichen in Normalverteilung Tabakteilchen mit einem mittleren Verhältnis der Größe der Oberfläche zum Quadrat des Umfangs von mindestens etwa 0,049 und einer kurzen Dimension von nicht mehr als 1,27 cm (0,5 inch) enthält

2. Tabakprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 70% der Teilchen ein mittleres Verhältnis von Oberflächengröße zum Quadrat des Umfangs von etwa 0,037 bis etwa 0,065 haben.

3. Tabakprodukt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakteilchen eine ίο kurze Dimension von nicht mehr als 0,93 cm (0365 inch) haben.

4. Tabakprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakteilchen eine kurze Dimension haben, die durch eine arithmetische mittlere Größe von mindestens 1,93 mm und eine geometrische mittlere Größe von mindestens 1,74 mm charakterisiert ist

5. Tabakprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakteilchen aus ungeschnittenem Tabak bestehen.