DE2839958A1 - Verfahren zum aufbringen von additiven auf die umhuellung von tabakstraengen - Google Patents

Verfahren zum aufbringen von additiven auf die umhuellung von tabakstraengen

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Description

Dn.-lng. Reimar Könio · Oipi.-Ing. Klaus Bergen Ceciltenallee "76 4 Düsseldorf 3D Telefon 45SQOB Patentanwälte
13. Sept. 1978 32 533 K
Gallaher Limited, 138 York Street, Belfast, Nord-Irland
"Verfahren zum Aufbringen von Additiven auf die Umhüllung
von Tabaksträngen"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Additiven auf die Umhüllung von Tabaksträngen, bei Umhüllungen für Zigaretten, Zigarren und Zigarillos, in Form einer brennbaren Hülse aus Papier oder Tabakprodukt.
Tabakrauch enthält bekanntlich eine Reihe unerwünschter Substanzen. Um deren vom Raucher inhalierten Anteil zu verringern, wurden zahlreiche Vorschläge gemacht. Einer dieser Vorschläge besteht darin, die Menge der bei der Tabakverbrennung anfallenden unerwünschten Bestandteile beispielsweise durch Verwendung unterschiedlicher Tabaksorten oder-gemische mit Hilfe spezieller Behandlungsverfahren, insbesondere Extraktionsverfahren, durch Verwendung von Tabakersatz oder auch eine Änderung der Verbrennungstemperatur zu verringern. Ein anderer Vorschlag zielt darauf ab, den Rauch zu verdünnen, ehe er in den Mund des Rauchers gelangt, beispielsweise mit Hilfe einer in starkem Maße durchlässigen Umhüllung, einer perforierten Umhüllung oder eines perforierten Filters. Weitere Vorschläge gingen in Richtung einer Änderung des Filters, um dessen Wirksamkeit zu verbessern oder selektiv teestimmte Rauchbestandteile abzuscheiden.
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Wenngleich diese Vorschläge teilweise eine beträchtliche Verringerung des inhallierten Anteils der unerwünschten Rauchbestandteile gewährleisten, so geht dies doch gleichzeitig auf Kosten des Rauchgenusses. Grund dafür ist die Tatsache, daß es schwierig ist, den Teergehalt oder die unerwünschten Bestandteile im Rauch zu verringern, ohne gleichzeitig auch die Menge der erwünschten und vom Raucher geschätzten Bestandteile zu verringern und den Rauchgeschmack zu beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, das mit Hilfe von Additiven wie Rauch- und Keimbildner, Geschmacksstoffe und physiologisch aktive Stoffe, beispielsweise Nikotinverbindungen, eine Verbesserung des Rauchgenusses bewirkt. Dabei soll sich das Verfahren insbesondere für Stränge aus Tabaken oder Tabakersatz mit niedrigem Teergehalt eignen.
Es ist zwar bereits bekannt, Füllungen mit Additiven zu versehen, jedoch bislang nicht gelungen, über die Rauchdauer ein bestimmtes Konzentrationsprofil einzustellen, daß dem zugweisen Rauchen Rechnung trägt und örtliche Additivkonzentrationen beispielsweise von Nikotin vermeidet. Aus der britischen Patentschrift 1 342 913 ist des weiteren ein Verfahren zum Einbringen von Additiven durch die Umhüllung in die Füllung bekannt, das jedoch mit dem Nachteil einer bleibenden Perforierung der Umhüllung undeiner ungleichmäßigen Verteilung der Additive im Füllstoff verbunden ist. Die britische Patentschrift 1 111 007 schlägt hingegen vor, die Umhüllung mit einer Nikotinverbindung zu imprägnieren. Das führt jedoch zu einer ungleichmäßigen Nikotinverteilung und ist mit einer Veränderung des Glimmverhaltens der Umhüllung verbunden.
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Desweiteren, ist es aus der britischen Patentschrift 1 351 bekannt, die Umhüllung mit einem glimmbeschleunigenden Tiefdruck in Form schmaler Quadrate zu versehen, um die Glimmgeschwindigkeit der Umhüllung einzustellen, ohne daß damit jedoch eine Änderung des Additivübergangs in den Haupt-Rauchstrom und eine Verbesserung des Rauchgenusses verbunden ist. Schließlich läßt sich nach der australischen Patentschrift 277 028 auch eine flüssige Dispersion von Mikrokapseln mit Geschmacks- und Aromastoffen aufbringen. Ein derartiger Überzug beeinträchtigt jedoch die Flexibilität sowie das Durchlüftungs- und Glimmverhalten der Umhüllung. Schließlich werden auch Filter mit beim Rauchen in den Rauch übergehenden Zusätzen versehen, wenngleich das auf die Verwendung leicht flüchtiger Stoffe, beispielsweise Geschmacksstoffe wie Menthol beschränkt ist.
Ausgehend von diesem Stande der Technik wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Umhüllung im S^ebdruckverfahren mit diskreten Tupfern einer Additivaufschlämmung oder- lösung versehen wird, deren Additive mit sich beim Rauchen nähernder Glimmzone in den Haupt-Rauchstrom übergehen und den Rauchgenuß erhöhen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Menge und die Verteilung der Additive auf der Umhüllungsoberfläche und damit auch ein gesteuerter Übergang in den Rauchstrom einstellen. Vorteilhafterweise bleiben zudem die Flexibilität und das Glimmvermögen der Umhüllung weitestgehend unbeeinflußt. Darüber hinaus erlaubt das Siebdrucken (im Vergleich zum Tiefdrucken) eine größere Auftraghöhe und eine gezieltere Verteilung der Additive. Daraus resultiert ein genauer und ausreichender Auftrag bis 5 mg/cm und bleibt ein ausreichend großer Teil der Umhüllungsfläche aufdruckfrei.
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Der Aufdruck kann sich, auf einer oder beiden Seiten der Umhüllung befinden, wenngleich die Innenseite im Hinblick auf mögliche Beeinträchtigungen der Aufdrucktupfer vorzuziehen ist. Als Additive eignen sich Rauch- und Rauchkeimbildner, Geschmacksstoffe und physiologisch aktive Stoffe.
Die Additive gehen im allgemeinen ohne thermische Zersetzung in den Rauch über und verbessern den Rauchgenuß ohne gesundheitliche Schaden. Es eignen sich jedoch auch mindestens teilweise aus sich thermisch zersetzenden Stoffen bestehende Additive, wenn die Zersetzungsprodukte nicht gesundheitsschädlich sind und den Rauchgenuß erhöhen.
Als Rauchbildner kommen für das erfindungsgemäße Verfahren vor allem Ester wie Methylpalmitat, Methy1stearat, Vinylstearat, Dimethylsebakat, Dimethyllaurat, Dimethyltetralaurat, Glycerintrimyristat, Pentaerythrityl-Tetraacetat, Monoäthylsebakat, Trimethylzitrat, Myristinmyristat, Palmitinpalmitat, Glycerinmonostearat, Glycerintrilaurat, Vinyloleat und Diäthylhexylsebakat. Geeignet sind auch Rauchbildner wie Dokosansäure, Myristinsäure bzw. Tetralaurinsäure, Lanbritolwachs, d.h. ein Gemisch aus Cetylalkohol und Stearylalkohol mit einem Cetyl-Oleylalkohol-Ester des Polyäthylenglykols, Bienenwachs, der im wesentlichen aus Myristinpalmitat und Cerotinsäure besteht, und Zerisin, insbesondere jedoch Glycerintrimyristat.
Als Keimbildner eignet sich hingegen vorzugsweise Ammoniumchlorid.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zum Aufbringen einer physiologisch aktiven Nikotinverbindung geeignet, beispielsweise eines stabilen Nikotinsalzes wie Nikotinascorbat, Nikotinzitrat, Nikotinlaktat, Nikotinsuccinat, -phosphat-tartrat und -hydrogentartrat. Geeignet, wenngleich weniger stabil ist auch Dinikotintartrat. Besonders vorteilhaft sind jedoch Nikotintartrat und Nikotinhydrogentartrat.
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Sofern miteinander verträglich, kann die Aufschlämmung bzw. Lösung auch mehrere Additive enthalten. Dabei ergibt sich jedoch insofern eine Mengenbegrenzung, als das maximale Tupfervolumen und die unter Berücksichtigung der Begleitstoffe sowie der Theologischen Eigenschaften der Aufschlämmung sich ergebende Höchstmenge zu "berücksichtigen sind. Bei Unverträglichkeit oder einer notwendigen Überschreitung des Höchstgehaltes in der Aufschlämmung können die Additive auch nacheinander und gegebenenfalls mit jeweils unterschiedlichen Aufschlämmungen aufgebracht werden. Dabei sollten sich jedoch die Drucke bzw. Tupfer der einzelnen Serien nicht überdecken.
Versuche haben belegt, daß die in einem nach dem Siebdruckverfahren aufgedruckten Überzüge einer Umhüllung enthaltenen Additive wesentlich leichter in den Haupt-Rauchstrom gelangen als im Falle nach anderen Verfahren eingebrachter Additive. Das ist insofern von großer Bedeutung, als der Additivübergang die Additivmengen bestimmt, in deren Genuß der Raucher kommt. Wie es im einzelnen zu dem Additivübergang kommt, läßt sich zur Zeit noch nicht voll erklären, hängt aber in jedem Falle von zahlreichen Variablen ab, beispielsweise von der Filterwirkung, dem Kondensationsgrad der flüchtigen Additive in der Füllung auf dem Wege von der Glimmzone zu dem stets kälteren Mundstück, dem Verdampfungs- oder Sublimationsgrad der Additive im Verhältnis zu den Rauchverlusten zwischen je zwei Zügen sowie der Temperatur in der Glimmzone. Wichtig zu sein scheint jedoch die Tröpfchengröße des beim Verdampfen oder Sublimieren der Additive entstehenden Aerosols, wobei der Übergang umso besser ist, je geringer die Tröpfchengröße ist. Eine enge Nachbarschaft bestimmter Additive verringert die Tröpfchengröße im Aerosol und verbessert demzufolge den Additivübergang in den Haupt- Rauchstrom.
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Versuche haben im übrigen ergeben, daß es auf die bloße Anwesenheit der Additive nicht ankommt, vielmehr deren Anwesenheit in einer bei der anfänglichen Aerosolbildung aktiven Form auf der Umhüllung entscheidend ist. Vermutlich basiert die Wirkung auf einer Interaktion von bestimmten Komponenten und dem Additiven, aus der sich entweder mehr Aerosol oder ein stabileres Aerosol ergibt. So wirken mit Nikotinverbindungen Dokosansäure, Stearinsäure und Oleinsäure wegen ihrer Affinität zu der freien Nikotinbase zusammen. Diese Begleitstoffe können zusammen mit den Additiven in einem oder auch in einem separaten Druck aufgebracht werden und dabei den Erstdruck überdecken.
Bei den den Übergang der Additive verbessernden Begleitstoffen braucht es sich nicht unbedingt um andere zum Rauchgenuß beitragende Additive zu handeln. Vorzugsweise kommt jedoch als Begleitstoff ein den Rauchgenuß verbesserndes anderes Additiv infrage, beispielsweise ein Rauch- oder Rauchkeimbildner. Handelt es sich bei dem Begleitstoff um ein andersartiges Additiv, dann sollte sich deren Übergang in den Rauch wechselseitig verbessern.
Bei einem Versuch wurde eine Umhüllung im Siebdruckverfahren mit einer Nikotinhydrogentartrat in einer Menge von 3,5 mg je Zigarette enthaltenden Aufschlämmung sowie unabhängig davon mit einer 1-Dokansäure in gleicher Menge enthaltenden Aufschlämmung versehen. Beim Abrauchen einer mit dieser Umhüllung hergestellten Tabakersatz-Zigarette gingen 24% des Nikotins in den Haupt-Rauchstrom über, während bei einem Vergleichsversuch mit einer Zigarette ohne Tiefdrucküberzug nur 15% Nikotin in den Haupt-Rauchstrom übergingen. Bei einem weiteren Versuch mit einer Nikotinhydrogentatrat und 1-Dokansäure nebeneinander enthaltenden Aufschlämmung ergab sich ein etwas geringerer Nikotinübergang, der jedoch immer noch um 50% besser war als bei dem Vergleichsversuch.
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Der Unterschied der erfindungsgemäßen Aufschlämmung gegenüber herkömmlichen Druckfarben besteht vor allem darin, daß bei der erfindungsgemäßen Druckaufschlämmung die Farbkomponente durch mindestens eines der oben erwähnten Additive ersetzt ist und die anderen Bestandteile darauf abgestimmt sind.
Die Aufschlämmung enthält einen Trägerstoff, vorzugsweise eine flüchtige hydrophile Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder ein beim Verdampfen trockffindes organisches Lösungsmittel wie Äthylalkohol und/oder Isopropylalkohol.
Um die Viskosität einzustellen,kann die Druckaufschlämmung Dickmittel insbesondere ein Zellulosepolymer wie Carboxymethylzellulose, Polymethylhydroxyzellulose, Polyäthylhydroxyzellulose und Hydroxypropylzellulose enthalten. Außerdem kann die Druckaufs chlämmung noch ein hydrophobes Harz enthalten, das während der Lagerung als Sperrmittel gegen eine Diffusion der Additive aus den Drucktupfern fungiert.
Schließlich kann die Druckaufschlämmung insbesondere im Hinblick auf ein günstiges Druckverhalten auch noch mit Hilfe von Füllstoffen wie Kalziumkarbonat, Titandioxyd, Siliziumdioxyd oder eines Silikats, beispielsweise Bentonit, eingestellt werden und ungelöste Additive enthalten.
Trotz gleichmäßiger Verteilung des Drucküberzugs auf der Umhüllung gehen die Additive nicht unbedingt gleichmäßig in den Haupt-Rauchstrom über, weil die Additive zwar in der Nachbarschaft der Glühzone verdampfen oder sublimieren und dabei in den Haupt-Rauchstrom übergehen, jedoch beim Durchströmen des kälteren Siaangteils im Bereich des Mundstücks teilweise wieder kondensieren und ausgefiltert werden. Mit zunehmendem Ver-
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λ λ
glimmen gelangen die kondensierten Additive zusammen mit den in diesem Bereich aufgedruckten Additiven erneut in den Haupt-Rauchstrom, so daß sfch insgesamt beim Rauchen von der Spitze zum Mundstück eine zunehmende Addibivkonzentration im Haupt-Rauchstrom ergibt. Um dem entgegenzuwirken, sollte die Additivkonzentration in dem Drucküberzug von der Strangspitze zum Mundstück hin abnehmen. Geschieht dies in der richtigen Weise, dann ergibt sich über die ganze Stranglänge ein im wesentlichen gleicher Additivübergang bzw. eine gleichmäßige Additivkonzentration im Haupt-Rauchstrom. Hier liegt ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens; denn ein bestimmter Konzentrationsgradient läßt sich beim Tiefdrucken beispielsweise durch Änderung der Additivkonzentration in der Aufschlämmung, die Tupfergröße oder-höhe, die Dichte des Überzugs je Flächeneinheit oder einen flächenmäßig begrenzten Überzug einstellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
Beispiel 1
Eine Druckaufschlämmung mit 0,66 g Siliziumdioxyd und 2,56 g Carboxymethylzellulose niedriger Viskosität sowie 30 ml einer 1,OM-Lösung von Nikotinhydrogentartrat wurde mit Hilfe eines Nickelsiebs einer Maschengröße von 50 auf Zigarettenpapier mit einer Breite von 27,5 mm und einer Länge von 66 mm aufgetragen. Der Drucküberzug nahm eine Fläche von 24 χ 51 nun ein und bestand aus diskreten Tupfern mit einem Durchmesser von etwa 250 um und einer Höhe von etwa 50 pm.
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τ 9 -
Insgesamt wurden 7 mg Nikotinhydrogentartrat entsprechend einer Dichte von 0,7 mg/cm aufgedruckt. Mit Hilfe des bedruckten Zigarettenpapiers wurde aus einem Tabakersatz nach der britischen Patentschrift 1 431 045 eine Zigarette hergestellt, die beim Abrauchen einen Nikotinübergang von insgesamt 2190 ergab, ohne daß sich infolge des Bedrückens eine andere Zugzahl ergab.
Das Zigarettenpapier 4 ist in Fig. 1 dargestellt und besteht aus einem die Füllung umgebenden und mit einem Additivdruck versehenen Teil 5 sowie einem einen Filter umgebenden Randstreifen 6. Das Diagramm der Fig. 1a zeigt den Nikotinübergang während des Abrauchens für drei Rauchphasen von je einem Drittel der Zigarettenlänge. Aus dem Diagramm ergibt sich ein merklicher Anstieg von Rauchbeginn bis-ende.
Beispiel 2
Eine Aufschlämmung gemäß Beispiel 1 wurde des weiteren auf ein übliches, in Fig. 2 dargestelltes Zigarettenpapier im Teil 5 A aufgedruckt. Beim Abrauchen einer Zigarette mit einer Füllung gemäß Beispiel 1 ergab sich der aus dem Diagramm der Fig. 2 A ersichtliche Nikotinübergang von insgesamt 18% mit einer erheblichen Vergleichsmäßigung über die drei Rauchphasen.
Beispiel 3
Der Versuch des Beispiels 2 wurde mit einem Additivaufdruck 5 B gemäß Fig. 3 wiederholt und ergab ein Abrauchdiagramm der Fig. 3 A mit einem zwischen den Diagrammen der Fig. 1 und 2 liegenden Gleichmäßigkeitsgrad.
Insgesamt zeigen die Diagramme der Fig. 1 A bis 3 A, daß sich bei entsprechender Beschaffenheit des Aufdrucks ein sehr gleichmäßiger Übergang erreichen läßt.
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Bei allen drei Versuchen wurde der Nikotinübergang mit Hilfe des Nikotinniederschlags in einem Cambridge-Filter bestimmt. Die Versuchsergebnisse bzw. Anteile an freier Nikotinbase sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.
Versuch Nikotin Gesamtübergang Übergang ^ je Phase (mg/Zig.) (mg/Zig.)
1/3 2/3 3/3 1/3 2/3 3/3
1 2,6 0.08 0.24 0.54 3 6 12
2 1,6 0.07 0.14 0.25 5 5 7
3 1,9 0.11 0.26 0.33 6 8 4
Beispiel 4
Eine weitere Aufschlämmung mit 20 g 1-Dokosansäure, 60 ml Wasser 4 g Carboxymethylzellulose, 0,5 g Bentonit sowie als Oberflächenaktive Stoffe 1,4 g Sorbitanmonostearat und 1,4 g PoIyoxyäthylensorbitanmonostearat wurde zum Bedrucken eines bereits mit einer Aufschlämmung gemäß Beispiel 1 bedruckten Zigarettenpapiers verwendet, um etwa 3 mg 1-Dokosansäure aufzubringen. Eine entsprechend Beispiel 1 hergestellte Zigarette ergab beim Abrauchen einen um 50% besser.-en Nikotinübergang.
Der Additivaufdruck bestand aus Nikotinhydrogentartrat enthaltenden Tupfern 7 und 1-Dokosansäure enthaltenden Tupfern 8.
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Claims (20)

  1. Gallaher Limited, 138 York Street, Belfast, Nord-Irland
    Patentansprüche:
    Verfahren zum Aufbringen von Additiven auf die Umhüllung von Tabaksträngen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Siebdrücken diskrete Tupfer einer Additivaufschlämmung auf die Umhüllung gedruckt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung als Additive Rauchbildner, Rauchkeimbildner, Geschmacksstoffe und physiologisch aktive Stoffe einzeln oder nebeneinander enthält.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung als Additiv ein stabiles Nikotinsalz enthält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung Nikotintartrat oder Nikotinhydrogentartrat enthält.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einen den Additivübergang fördernden Begleitstoff enthält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Begleitstoff von den Additiven unterscheidet.
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    ORIGINAL INSPECTED
    a.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung als Additiv ein stabiles Nikotinsalz und einen Begleitstoff mit Affinität zu der freien Nikotinbase enthält.
  8. 8. Verfehren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung Dokosansäure als Begleitstoff enthält.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung zwei verschiedene Additive enthält.
  10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander zwei Aufschlämmungen aufgedruckt werden.
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einen hydrophilen Trägerstoff enthält.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung Wasser, Äthylalkohol und Isopropylalkohol einzeln oder nebeneinander enthält.
  13. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einen Füllstoff enthält.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung als Füllstoff Kalziumkarbonat, Titandioxyd, Siliziumdioxyd oder ein Silikat einzeln oder nebeneinander enthält.
    909813/0862
    10
  15. 15. "Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ^A-, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung ein Dickmittel enthält.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung als Dickmittel Carboxymethylzellulose, Polymethylhydroxyzellulose, Polyäthylhydroxyzellulose und Hydroxypropylzellulose einzeln oder nebeneinander enthält.
  17. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung nur im Bereich des Strangendes bedruckt wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Umhüllung mit Tupfern unterschiedlicher Größe und/oder Höhe bedruckt wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Umhüllung mit unterschiedlicher Verteilungsdichte bedruckt wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Umhüllung nur teilweise bedruckt wird.
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