DE60124567T2

DE60124567T2 - Tabakrauchfilter

Info

Publication number: DE60124567T2
Application number: DE60124567T
Authority: DE
Inventors: A. Craig Middletown LESSER; W. Reid Potomac VON BORSTEL
Original assignee: Filligent Ltd
Current assignee: Filligent Ltd
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: KR20030048034A; BR0113849A; NZ525228A; US6792953B2; EP1557098A2; AU2001293244B2; WO2002021948A1; DE60131786T2; HK1076684A1; DK1317192T3; CN100455220C; EP1557098A3; DE60124567D1; EP1317192A4; ES2298877T3; CN1640330A; JP3960547B2; EP1317192B1; KR100699124B1; AU2003252870C1

Description

VERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der US-Patentanmeldung 60/232,048 mit dem Titel "Cigarette Filter", angemeldet am 12. September 2000, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
STAND DER TECHNIK
Es ist weitgehend bekannt, dass der Tabakrauch mutagene und krebserregende Verbindungen enthält, die die Bildung von schwerwiegenden Krankheiten und Sterblichkeit bei Rauchern verursachen. Beispiele solcher Substanzen schließen polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Nitrosamine ein.
Es scheint so, als ob die polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe durch Interkalieren innerhalb der DNA-Moleküle Toxizität erzeugen. Die Nitrosamine sind elektrophile Alkylierungsmittel, die stark wirkende Karzinogene sind. Die Nitrosamine sind in frischem oder grünem Tabak nicht vorhanden und bilden sich nicht während der Verbrennung. Dagegen bilden sie sich durch Reaktionen, die das freie Nitrat während der Behandlung und Lagerung des Tabaks mit einbeziehen, oder durch die metabolische Aktivierung nach der Inhalation von sekundären Aminen, die im Tabakrauch vorhanden sind.
Die Versuche, die Menge der toxischen und mutagenen Verbindungen, die den Raucher erreichen, zu reduzieren, schließen Tabakrauchfilter ein, die zwischen dem brennenden Tabak und dem Raucher positioniert sind. Die herkömmlichen Filter bestehen aus Celluloseacetat mit oder ohne Aktivkohle. Diese herkömmlichen Filter sind jedoch nur teilweise wirksam, um die Menge der toxischen und mutagenen Verbindungen zu reduzieren, die den Raucher erreichen. Außerdem haben die herkömmlichen Filter den Nachteil, dass sie die Geschmacksstoffe entfernen und auf diese Weise die Annahme durch den Raucher vermindern.
Die EP-A-0 121 436 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Tabakfilters ähnlich dem des Anspruchs 1, wobei jedoch nicht die Herstellung einer Mischung aus Cellulosefaser, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Chitin und einem Kupfer enthaltenden Porphyrin bereitgestellt wird.
Die US-A-5 746 231 offenbart einen Tabakrauchfilter zur Entfernung toxischer Verbindungen.
Die US-A-4 460 465 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Mutagenen.
Die US-A-5 909 736 offenbart die Entfernung von gesundheitsschädlichen Oxidationsmitteln und karzinogenen flüchtigen Nitrosoverbindungen aus dem Zigarettenrauch durch die Verwendung von biologischen Substanzen.
Die US-A-5 484 456 offenbart Färbeverfahren für die Herstellung von dunklen Färbungen mit Phthalocyaninfarbstoffen.
Es besteht daher der Bedarf für einen verbesserten Filter für eine rauchbare Vorrichtung, der im wesentlichen die toxischen und mutagenen Verbindungen aus dem Tabakrauch entfernt. Außerdem besteht der Bedarf für einen verbesserten Filter, der das Durchlassen der Geschmacksstoffe erlaubt, während er im wesentlichen die toxischen und mutagenen Verbindungen aus dem Tabakrauch entfernt. Solch ein verbesserter Filter wäre vorzugsweise einfach und kostengünstig herzustellen und angenehm zu handhaben.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tabakrauchfilter, der diesen Anforderungen entspricht. In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines ersten Tabakrauchfiltersegments bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die erste Stufe der Bereitstellung eines oder mehrerer Kupfer enthaltende(n) Porphyrine(s). Dann wird ein Gemisch aus Cellulosefaser und dem Kupfer ent haltenden Porphyrin hergestellt. Als nächstes wird das Gemisch für eine ausreichende Zeit bei einer oder mehreren ausreichenden Temperaturen erhitzt, um das Kupfer enthaltende Porphyrin an der Cellulosefaser kovalent zu binden. Dann wird die Cellulosefaser mit dem kovalent gebundenen Kupfer enthaltenden Porphyrin zum ersten Tabakrauchfiltersegment gebildet.
In einer Ausführungsform ist das bereitgestellte Kupfer enthaltende Porphyrin ein Kupferphthalocyanin. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das bereitgestellte Kupfer enthaltende Porphyrin der C.I. Reaktiv Blau 21-Farbstoff.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter die Zugabe einer oder mehrerer zusätzlicher Substanzen zu der Faser mit kovalent gebundenem Kupfer enthaltendem Porphyrin. In einer Ausführungsform werden eine oder mehrere zusätzliche Substanzen aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Chitin und Lignin ausgewählt. In einer anderen Ausführungsform werden eine oder mehrere zusätzliche Substanzen aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidationsmittel, trockenem Wasser, einem Befeuchtungsmittel, Mikrokapseln, einem Radikalfänger, einem oberflächenaktiven Mittel und Kombinationen davon ausgewählt.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer rauchbaren Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die erste Stufe der Bereitstellung eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten ersten Tabakrauchfiltersegments und dann die Befestigung des ersten Tabakrauchfiltersegments an einem Körper aus geschnittenem (geteiltem) Tabak (nachfolgend "geteilter Tabakkörper" genannt). Das Verfahren kann weiter die Stufe der Befestigung eines zweiten Tabakrauchfiltersegments, das im wesentlichen frei von Kupfer enthaltendem Porphyrin ist, an einem geteilten Tabakkörper umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tabakrauchfilter bereitgestellt, der ein erstes gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes Tabakrauchfiltersegment enthält. Der Tabakrauchfilter kann auch ein zweites Tabakrauchfiltersegment, das im wesentlichen frei von Kupfer enthaltendem Porphyrin ist, enthalten. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine rauchbare Vorrichtung, die den Tabakrauchfilter gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt an einem geteilten Tabakkörper umfasst, bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Filtrieren des Tabakrauchs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Stufen der Bereitstellung einer rauchbaren Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, das Entzünden des geteilten Tabakkörpers in der Weise, dass der Rauch durch den geteilten Tabakkörper und in den Filter strömt, und es dem Rauch ermöglicht wird durch den Filter zu strömen, wodurch der Rauch filtriert wird.
BESCHREIBUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tabakrauchfilter bereitgestellt. Der Filter kann zusammen mit Zigaretten oder Zigarren oder anderen rauchbaren Vorrichtungen, die geschnittenen Tabak enthalten, bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird der Filter an einem Endstück der rauchbaren Vorrichtung gesichert und so positioniert, dass der vom Tabak erzeugte Rauch durch den Filter strömt, bevor er in den Raucher eindringt. Der Filter kann auch alleine, in einer geeigneten Form für die Befestigung an einer Zigarette, einer Zigarre, einer Pfeife oder einer anderen rauchbaren Vorrichtung bereitgestellt werden.
Der Filter gemäß der vorliegenden Erfindung entfernt vorteilhaft einen signifikanten Anteil der Mutagene und Karzinogene aus dem Zigarettenrauch. Der Filter behält außerdem zufriedenstellend oder verbessert das Raucharoma, den Nikotingehalt und die Zugeigenschaften bei. Der Filter kann so ausgestaltet werden, dass er für den Benutzer annehmbar ist, da er weder sperrig noch hässlich wie die handelsüblich hergestellten Filter ist, die so ausgestaltet sind, dass sie am Zigarettenendstück aufgesetzt werden. Außerdem können die Filter gemäß der vorliegenden Erfindung aus kostengünstigen, sicheren und wirksamen Bestandteilen angefertigt und mit nur geringen Änderungen der Maschinen für die Herstellung von Standardzigaretten hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Filter ein poröses Substrat. Das poröse Substrat kann irgendein ungiftiges Material zur Verwendung in Filtern für rauchbare Vorrichtungen sein, das auch mit den anderen Substanzen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermischt werden kann. Diese porösen Substrate schließen Cellulosefasern wie Celluloseacetat, Baumwolle, holzhaltiges Papier und Papier, und Polyester, Polyolefine, Ionenaustauschermaterialien und andere Materialien ein, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstanden wird.
Filter mit einem Befeuchtungsmittel
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Filter mindestens ein Befeuchtungsmittel mit oder ohne andere in dieser Beschreibung offenbarten Substanzen. Das Befeuchtungsmittel kann die Feuchtigkeit des Tabakrauchs absorbieren und in das poröse Substrat ablassen, um den Tabakrauch, der durch den Filter strömt, nasszufiltrieren. Neben anderen Vorteilen verhilft das Nassfiltrationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dazu, das teilchenförmige Material aus dem Tabakrauch zu entfernen, und kann in ein Tabak enthaltendes Produkt integriert werden.
Das Befeuchtungsmittel kann jedes geeignete Befeuchtungsmittel sein. Zum Beispiel kann das Befeuchtungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Glycerin, Sorbit, Propylenglykol, Natriumlactat, Calciumchlorid, Kaliumphosphat, Natriumpyrophosphat oder Natriumpolyphosphat, Calciumcitrat, Calciumgluconat, Kaliumcitrat, Kaliumgluconat, Natriumtartrat, Natriumkaliumtartrat und Natriumglutamat ausgewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das in den Filter eingesetzte Befeuchtungsmittel Natriumpyroglutamat (auch als Natrium-2-pyrrolidon-5-carboxylat oder NaPCA bekannt). Vorteilhafterweise ist Natriumpyroglutamat ungiftig, wirksam zur Entfernung von beladenen Teilchen aus dem Tabakrauch und wirkt als ein Befeuchtungsmittel im Temperaturbereich des Tabakrauchs. Außerdem ist es unge fährlich, stabil, einfach herzustellen und praktisch zu verwenden. Das Natriumpyroglutamat hat folgende Struktur:
Die Filter gemäß der vorliegenden Erfindung sind einfach und kostengünstig herzustellen. In einem Herstellungsverfahren wird eine Lösung, die das Befeuchtungsmittel, wie Natriumpyroglutamat, enthält, hergestellt. Dann wird das poröse Substrat mit der Lösung benetzt. Das benetzte Substrat wird dann getrocknet, wobei ein Rest des auf oder in dem porösen Substrat dispergierten Befeuchtungsmittels zurückbleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Befeuchtungsmittel in einer Menge von etwa 5% bis etwa 60% des Trockengewichts des Filters vorhanden.
Die Wirksamkeit eines Tabakrauchfilters, der Natriumpyroglutamat gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wurde folgendermaßen getestet.
Drei Filtertypen wurden getestet, um die relative Wirksamkeit bei der Entfernung des Teers aus dem Zigarettenrauch festzustellen:

1) Herkömmliche Celluloseacetatfilter ("Cell-Ac");
2) Nassfiltrierungs-Tabakrauchfilter, der Celluloseacetat mit Natriumpyroglutamat ("SoPyro") gemäß der vorliegenden Erfindung enthält; und
3) Handelsüblich erhältliche Nassfiltrierungs-Tabakrauchfilter (Aquafilter^®, Aquafilter Corp.

Die Natriumpyroglutamat enthaltenden Celluloseacetatfilter wurden hergestellt durch zuerst Entfernung der Cellulosefilter aus den handelsüblichen Zigaretten. Die Fasern hatten ein ungefähres Gewicht von 0,21 g. Dann wurden ungefähr 0,5 ml einer 10-Gew.-%-igen Lösung von Natriumpyroglutamat auf jeden Filter aufgetragen und der Filter wurde über Nacht bei 60°C getrocknet.
Der herkömmliche Celluloseacetatfilter und die Natriumpyroglutamat enthaltenden Celluloseacetatfilter wurden gewogen und in ein 40 mm-Segment eines Polycarbonatröhrchens mit einem Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser einer Standardzigarette entsprach, eingesetzt. Eine filterlose Zigarette mit 0,85 g Tabak wurde in ein Ende des Polycarbonatröhrchens nahe beim Filterendstück eingesetzt. Das andere Ende des Polycarbonatröhrchens wurde am Röhrchen, das mit einer Ansaugpumpe verbunden wurde, befestigt. Es wurden Duplikate jedes Filtertyps getestet. Jeder in diesem Test verwendete Aquafilter^® wurde auch an einer filterlosen Zigarette mit 0,85 g Tabak und dann an einem Röhrchen, das mit einer Ansaugpumpe verbunden wurde, befestigt.
Die mit Filter versehenen Zigaretten wurden angezündet, und es wurde eine schrittweise Ansaugung, die die Inhalation des Zigarettenrauchs simulierte, angewandt, bis die Zigarette bis zu einem Abstand innerhalb von 12,5 mm vom nicht angezündeten Endstück verbrannt war. Die Filter wurden entweder vom Polycarbonatröhrchen oder vom Aquafilter^® entfernt, gewogen und in 10 ml Methanol eingebracht, um Teer und andere Substanzen, die im Filter zurückgehalten wurden, aus dem Rauch zu eluieren. Als Index für die Menge der in den Filtern zurückgehaltenen Rauchbestandteile wurde die Absorptionsleistung des Lichts (mit einer Wellenlänge von 350 nm) der ethanolischen Filtereluate verwendet. Außerdem wurde das Gewicht, das aus den Filtern während des Rauchdurchflusses erhalten wurde, aufgezeichnet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1

* Der Gewichtsgewinn, der auf die Absorptionsleistung der Rauchkomponenten auf dem Aquafilter zurückzuführen ist, konnte nicht bestimmt werden, da der Aquafilter wahrscheinlich aufgrund der Wasserverdampfung während des Rauchdurchflusses Gewicht verloren hat.

Auf der Basis der Daten über die Absorptionsleistung sind die Filter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Test 3 und 4) deutlich wirksamer als herkömmliche Celluloseacetatfilter ohne Befeuchtungsmittel (Test 1 und 2) und auch wirksamer als der Aquafilter^® (Test 5 und 6).
Filter mit trockenem Wasser
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Filter für das Nassfiltrieren des Tabakrauchs bereitgestellt, der "trockenes Wasser" mit oder ohne andere in dieser Beschreibung offenbarten Substanzen enthält. Das trockene Wasser ist eine Kombination aus methyliertem Siliciumdioxid und Wasser. In einer Ausführungsform ist das methylierte Siliciumdioxid in einer Menge von etwa 5% bis etwa 40% und das Wasser in einer Menge von etwa 60 bis etwa 95 Gew.-% vorhanden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das methylierte Siliciumdioxid in einer Menge von etwa 10% und das Wasser in einer Menge von etwa 90 Gew.-% vorhanden. Vorteilhafterweise hat trockenes Wasser eine gute Stabilität, wenn es in einem Filter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Außerdem ist es kostengünstig, ungiftig und nicht schädlich für die Umwelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das trockene Wasser in einer Menge von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% des Filters vorhanden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das trockene Wasser in einer Menge von etwa 5 bis etwa 10 Gew.-% des Filters vorhanden.
Das trockene Wasser zur Anwendung mit der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel durch Schütteln von Wasser im Überschuss mit methyliertem Siliciumdioxid in einem geschlossenen Behälter, bis eine gleichgewichtige Emulsion erhalten wird, hergestellt werden. Das überschüssige Wasser wird abdekantiert und ein Trocknungsmittel, wie nicht-derivatisiertes Siliciumdioxid, in äquivalenten Mengen von 10% der Menge von methyliertem Siliciumdioxid der Emulsion hinzugefügt. Die Emulsion wird weiter geschüttelt, um das Trocknungsmittel zu dispergieren.
Ein Problem, das mit der Verwendung von trockenem Wasser in einem Tabakrauchfilter verbunden ist, besteht darin, dass das trockene Wasser, wenn es als kontinuierliche Schicht zwischen dem Tabak und dem Raucher vorhanden ist, dazu neigt, die Poren des Filters zu verstopfen und somit der Widerstand gegenüber dem Luftfluss erhöht und das Rauchvergnügen verringert wird. Um dieses Problem zu überwinden, wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, die mit einem lockeren faserigen Material vermischtes trockenes Wasser enthält. Dieses zusätzliche faserige Material stellt ein Gerüst zur Reduzierung des Durchschlags der Siliciumdioxidteilchen in das Filtermaterial, wenn die Ansaugung durch den Raucher erfolgt, bereit. Beispiele solcher Materialien schließen Cellulose oder Celluloseacetat ein, die Faserlängen aufweisen, die kurz genug sind, dass sich das trockene Wasser als fließfähiges Pulver verhält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Faserlänge kürzer als etwa 1 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Tabakrauchfilter der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem trockenen Wasser auch ein Porphyrin, wie in dieser Beschreibung diskutiert wurde. Zum Beispiel enthält ein Tabakrauchfilter gemäß der vorliegenden Erfindung einen mit trockenem Wasser, Chlorophyllin und Cellulose gefüllten Abschnitt von zwischen etwa 3 mm und etwa 6 mm innerhalb des Filters oder am distalen Ende des Filters zwischen dem herkömmlichem Filtermaterial und dem Tabak. Der Tabakrauch eines solchen Filters strömt durch das trockene Wasser und das Porphyrin, die die karzinogenen Rauchbestandteile im trockenen Wasser und in der Chlorophyllinschicht zurückhalten.
Die Tabakrauchfilter gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung können durch Zugabe einer Mischung aus trockenem Wasser und Porphyrin während der Herstellung des Filters oder durch Einspritzen der Mischung in den Filter oder in die Verbindungsstelle zwischen dem Tabak und dem herkömmlichen Filter hergestellt werden. Die Mischung aus trockenem Wasser und Porphyrin kann entweder in das axiale Ende des Filters oder durch die Seite der rauchbaren Vorrichtung, wie zum Beispiel durch eine an die Einspritzvorrichtung angesetzte Kanüle, eingespritzt werden. Vorzugsweise dosiert die Einspritzvorrichtung die Menge des bei jeder Einspritzung verabreichten Materials.
Alternativ kann die Mischung aus trockenem Wasser und Porphyrin in einer Filterverlängerung für die Anbringung an einer herkömmlichen rauchbaren Vorrichtung wie einer Standardzigarette oder an einem Zigarettenfilter durch den Raucher enthalten sein. Die Filterverlängerung umfasst eine Schicht aus trockenem Wasser und Porphyrin und vorzugsweise ein faseriges Material als Matrix. Die Filterverlängerung umfasst außerdem ein Sieb, das sich in axialer Richtung nach vorn für den Einsatz am proximalen Ende der rauchbaren Vorrichtung ausdehnt. Das Sieb wird durch ein poröses Rückhalteelement begrenzt, um das trockene Wasser und das Porphyrin innerhalb der Filterverlängerung zurückzuhalten. Vorzugsweise umfasst das Sieb außerdem eine solche Länge eines herkömmlichen Filtermaterials, dass, nach Verbinden mit der rauchbaren Vorrichtung, die Filterverlängerung und die rauchbare Vorrichtung im wesentlichen wie eine herkömmliche rauchbare Vorrichtung erscheinen.
Filter mit Kupfer enthaltendem Porphyrin
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Zigarettenfilter bereitgestellt, der mindestens ein Porphyrin wie Chlorophyll mit oder ohne andere in dieser Beschreibung offenbarten Substanzen enthält. Vorzugsweise ist das Porphyrin ein Kupfer enthaltendes Porphyrin wie Chlorophyllin und Kupferphthalocyanintrisulfonat (Kupferphthalocyanin, Kupferphthalocyanat).
Die Porphyrine sind planare Verbindungen, die verschiedene Klassen von Mutagenen und Karzinogenen inaktivieren. Die Porphyrine inaktivieren die planaren Mutagene und Karzinogene hauptsächlich durch die Bindung des Karzinogens an die planare Porphyrinstruktur durch hydrophobe Interaktionen. Daher ist es ideal, die Porphyrine in wäßrigen Umgebungen zu halten, um diese Karzinogene des Tabakrauchs optimal zu adsorbieren. Die Porphyrine inaktivieren außerdem die Karzinogene durch Bindung der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) über π-π (pi-pi)-Bindung. Die Kupfer enthaltenden Porphyrine können auch viele Klassen von nicht-planaren Mutagenen und Karzinogenen inaktivieren, einschließlich einiger Nitrosamine durch Reaktion mit dem Kupferion. Während es bekannt ist, dass sie verschiedene Karzinogene inaktivieren, ist es noch nicht bekannt, wie die Porphyrine wirksam in den Tabakrauchfiltern verwendet werden können.
Chlorophyllin ist ein natürlich vorkommendes Kupfer enthaltendes Porphyrin und ist die stabile Form des Chlorophylls, wobei das im Chlorophyll vorhandene Magnesium durch Kupfer ersetzt wurde. Chlorophyllin hat folgende Formel:
Chlorophyllin
Es ist jedoch schwierig, das Chlorophyllin chemisch mit den Bestandteilen der Tabakrauchfilter zu verknüpfen. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform das im Tabakrauchfilter enthaltene Kupfer enthaltende Porphyrin Kupferphthalocyanin. Das Kupferphthalocyanin ist ein ungiftiges synthetisches Chlorophyllinanalogon, das einfacher mit den Bestandteilen des Tabakrauchfilters verknüpft werden kann als das Chlorophyllin. Das Kupferphthalocyanin hat folgende Formel:
Kupferphthalocyanin
In einer Ausführungsform wird das Kupfer enthaltende Porphyrin wie Kupferphthalocyanin in einen Tabakrauchfilter durch direkte Zugabe des Kupfer enthaltenden Porphyrins in den Tabakrauchfilter eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kupferphthalocyanin in einen Tabakrauchfilter zusammen mit anderen Tabakrauchfilterausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden.
Das Kupfer enthaltende Porphyrin wird vorzugsweise an Fasern in Form eines aktivierten Reagens, der C.I. Reaktiv Blau 21-Farbstoff genannt wird, ein Vinylsulfonderivat des Kupferphthalocyanintrisulfonats, angebracht, wie in Hayatsu, Journal of Chromatography, 597:36-56 (1992), beschrieben.
Cellulose ist das Grundmaterial, das zur Herstellung der Tabakrauchfilter verwendet wird. Die Standardform der Cellulose, die für die Herstellung von Tabakrauchfiltern verwendet wird, sind Celluloseacetatfasern, die durch Behandlung der Cellulose mit Essigsäureanhydrid erhalten werden. Diese Reaktion ersetzt die freien Hydroxylgruppen, die auf der natürlichen Cellulose vorhanden sind, durch hydrophobere Acetatgruppen. Das Celluloseacetat wird dann mit Triacetin (Glycerin triacetat) behandelt, einem Lösungsmittel, das einige der Celluloseacetatfasern miteinander verbindet, denn das Celluloseacetat ist im Gegensatz zur Cellulose teilweise in Triacetin löslich. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass der Ersatz der Hydroxylgruppen durch Acetatgruppen und die Behandlung der Cellulose mit Triacetin deutlich die Anzahl der potentiellen Anbindungsstellen für die Kupfer enthaltenden Porphyrinmoleküle vermindert und das mit Triacetin behandelte Celluloseacetat als Grundmaterial für die Tabakrauchfilter gegenüber der unbehandelten Cellulose weniger wünschenswert machen.
Daher wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Tabakrauchfilter bereitgestellt, der ein oder mehrere Segment(e), d. h. mindestens ein erstes Segment, umfasst. Vorzugsweise umfasst der Tabakrauchfilter außerdem ein zweites Segment, das mit Triacetin behandeltes Celluloseacetat enthält, aber im wesentlichen frei von Kupfer enthaltendem Porphyrin ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kupfer enthaltende Porphyrin im ersten Segment in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 5% des Trockengewichts des Filters vorhanden und kovalent gebunden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kupfer enthaltende Porphyrin im ersten Segment in einer Menge von etwa 1 % bis etwa 3% des Trockengewichts des Filters vorhanden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine rauchbare Vorrichtung bereitgestellt, die einen geteilten Tabakkörper umfasst, der an einem Tabakrauchfilter mit dem ersten Segment befestigt ist. Vorzugsweise umfasst die rauchbare Vorrichtung das erste Segment benachbart zum geteilten Tabakkörper und ein zweites benachbartes Segment, das sich am proximalen Ende der rauchbaren Vorrichtung befindet. Diese Konfiguration ermöglicht es vorteilhafterweise, dass ein Nutzer der rauchbaren Vorrichtung den Rauch direkt durch das zweite Segment des Tabakrauchfilters ansaugen kann und auf diese Weise ein herkömmliches Gefühl hat, während er die rauchbare Vorrichtung verwendet.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines in dieser Beschreibung offenbarten Tabakrauchfilters bereitgestellt. Mit diesem Verfahren wird ein Tabakrauchfilter hergestellt, der Kupfer enthaltendes Porphyrin wie Kupferphthalocyanin enthält, das dazu neigt, während des Herstellungsverfahrens und wenn sich während des Verbrennens des Tabaks Feuchtigkeit im Filter ansammelt, sich gleichförmig im Filter zu verteilen und während des Gebrauchs nicht aus dem Filter auszulaufen.
Das Verfahren umfasst die Herstellung des Filtermaterials aus Materialien, mit denen ein oder mehrere Kupfer enthaltendes) Porphyrin(e) kovalent gebunden wurden. Das Filtermaterial wird dann in die Tabakrauchfilter eingebracht, die mindestens ein Segment des Materials mit kovalent gebundenem Kupfer enthaltendem Porphyrin enthalten. Der Tabakrauchfilter kann auch ein oder mehrere Materialsegment(e) enthalten, das(die) im wesentlichen frei von Kupfer enthaltendem Porphyrin ist(sind). Die Verwendung des Filtermaterials mit kovalent gebundenem Kupfer enthaltendem Porphyrin ermöglicht mit großer Geschwindigkeit und in großem Umfang die Herstellung rauchbarer Vorrichtungen wie Zigaretten, die einen Filter gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung bestehender Ausrüstung eingearbeitet haben.
Das Verfahren umfasst die Stufen von erstens Bereitstellung von ein oder mehreren Kupfer enthaltenden Porphyrinen, wie Kupferphthalocyanin. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kupfer enthaltende Porphyrin ein Vinylsulfonderivat des Kupferphthalocyanintrisulfonats wie der C.I. Blau Reaktiv 21-Farbstoff (ORCO^® REACTIVE Turquoise RP, erhältlich von Organic Dyestuffs Corporation, East Providence, RI, US).
Die in den folgenden Stufen angegebenen Materialmengen sind relative Mengen und dienen nur als Beispiel. Die Mengen sollten in einer Skala für die kommerzielle Produktion erhöht werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstanden werden wird.
Das Verfahren zur Herstellung eines Tabakrauchfilters kann außerdem die Zugabe von einer oder mehreren zusätzlichen Substanzen) zum Tabakrauchfilter der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum Kupfer enthaltenden Porphyrin umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine oder mehrere der zusätzlichen Substanzen) Chitin, ein Polysaccharid, das aus den Schalen von Arthropoden erhältlich ist, denn die Chitinteilchen enthalten eine hohe Dichte an freien Hydroxylgruppen, die kovalent an Metall-Porphyrin-Verbindungen gebunden sein können, wie der C.I. Blau Reaktiv 21-Farbstoff. Im Trockengewicht kann das Chitin kovalent mit einer viermal größeren Menge als der C.I. Blau Reaktiv 21-Farbstoff in der gleichen Menge wie Cellulose gebunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Chitinkörnchen (erhältlich von Sigma Chemical Company, St. Louis, MO, US) mit einem äquivalenten Verfahren wie die oben beschriebene Reaktion, in der die Cellulose durch Chitin ersetzt wird, an das Kupfer enthaltende Porphyrin gebunden. Die in den folgenden Stufen angegebenen Materialmengen sind relative Mengen und dienen nur als Beispiel. Die Mengen sollten in einer Skala für die kommerzielle Produktion erhöht werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstanden werden wird. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem 0,8 g des C.I. Blau Reaktiv 21-Farbstoffs und 6,8 g Natriumsulfat in 133 ml destilliertem Wasser gelöst werden. Dann werden 2,0 g Chitin zugegeben und die Mischung wird behutsam während 20 Minuten bei 30°C gerührt. Dann werden 2,7 g Natriumcarbonat zugegeben und die Mischung wird bei 30°C 15 Minuten lang stehengelassen und danach während 20 Minuten von 30°C auf 70°C erhitzt. Die Mischung wird dann gerührt, während sie während 60 Minuten auf einer Temperatur von 70°C gehalten wird, damit die Verbindungsreaktion beendet werden kann. Das erhaltene aus dem Kupferphthalocyanin abgeleitete Chitin wird in einem gesinterten Glasfilter gesammelt und gründlich mit destilliertem Wasser gespült, um unreagierten Farbstoff und Salze zu entfernen.
Das Kupfer enthaltende Porphyrin, das kovalent an das Chitin gebunden ist, kann in Papier durch Vermischen mit Cellulosepulpe in einem Verhältnis von etwa 1:20 und etwa 1:1 Kupfer enthaltendes Porphyrin, das kovalent an Chitin gebunden ist, zu Cellulose im Trockengewicht eingearbeitet werden. Die Cellulose kann auch kovalent gebundenes Kupfer enthaltendes Porphyrin gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten. Die Einarbeitung umfasst das Vermischen des Chitins mit Cellulosepulpe in der Anfangsstufe der Papierherstellung, wenn die Cellulose in Wasser eingeweicht wird (bevor die Pulpe auf ein Netz gelegt, gepresst und getrocknet wird). Die mit Chitin imprägnierte Cellulose kann dann für die Herstellung von Tabakrauchfiltern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine oder mehrere zusätzliche Substanzen) Aktivkohle oder Lignin (ein Holzbestandteil, der als Nebenprodukt bei der Herstellung einer Cellulosepapierpulpe aus Holz hergestellt wird). Entweder eine oder zwei dieser Substanzen) können zu der Cellulose, die kovalent an Kupfer enthaltendes Porphyrin gemäß der vorliegenden Erfindung gebunden ist, zugegeben werden, insbesondere für die Herstellung von Papier mit eingearbeiteter Aktivkohle oder Lignin. Wenn Aktivkohle oder Lignin vorhanden sind, werden diese der Cellulose in gleicher Weise und gleichem Verhältnis wie das oben beschriebene Chitin zugefügt.
Außerdem ist der wie oben beschriebene Filter in einer bevorzugten Ausführungsform an einem Tabakrauchfilter angebracht, der aus mit Triacetin behandelten Standard-Cellulosacetatfasern hergestellt wurde, um einen Filter zu erzeugen, der mindestens zwei Segmente enthält. Vorzugsweise liegt das Segment, das mit Triacetin behandelte Celluloseacetatfasern enthält, am proximalen Ende, d. h. entfernt vom angezündeten Endstück der rauchbaren Vorrichtung, zum Segment, das mit Kupfer enthaltendem Porphyrin imprägnierte Cellulosefasern enthält, und das Segment, das mit Kupfer enthaltendem Porphyrin imprägnierte Cellulosefasern enthält, befindet sich zwischen dem Körper aus geschnittenem Tabak und dem Segment, das mit Triacetin behandelte Celluloseacetatfasern enthält.
Die Wirksamkeit eines Filters mit zwei Segmenten gemäß der vorliegenden Erfindung wurde wie folgt getestet. Es wurden Tabakrauchfilter mit zwei Segmenten hergestellt. Jedes proximale Segment umfasst mit Triacetin behandelte Celluloseacetatfasern. Das distale Segment eines Filters enthielt mit Kupferphthalocyanin imprägnierte Cellulosefasern, wie oben beschrieben, während das distale Segment des anderen Filters Cellulosefasern enthielt, die nicht mit Triacetin behandelt und nicht mit Kupfer enthaltendem Porphyrin imprägniert wurden. Die Filter mit zwei Segmenten wurden dann in Plastikröhrchen eingesetzt, wobei etwa 0,5 cm des Röhrchens ohne Filter blieb, und ein 3 cm langer Tabakstab einer Marlboro^®-Zigarette in das leere Endstück von 0,5 cm des Röhrchens anschließend an den Filter eingepasst wurde, um rauchbare Vorrichtungen herzustellen. Der Tabak wurde angezündet, und die rauchbaren Vorrichtungen wurden zehn Zügen von 20 ml mit einer Saugpumpe unterworfen, bis der Tabak bis zum Ende des Plastikröhrchens verbrannt war. Die Filter wurden aus den Röhrchen entfernt und in 10 ml ammoniakhaltiges Methanol mit einer Verdünnung von 50:1 gelegt, um die zurückgehaltenen polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe aus den Filtern zu eluieren. Die 10 ml-Extrakte wurden auf 1 ml eingedampft und einer Dünnschichtchromatographie auf Aluminiumoxid mit 5 ml Hexan unterzogen. Der Gesamtgehalt an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen wurde auf spektrofluormetrischer Ebene ausgewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass der Filter mit zwei Segmenten, der Kupferphthalocyanin gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, 80 ng der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe zurückgehalten hatte, während der Filter mit zwei Segmenten ohne Kupferphthalocyanin 6 ng der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe zurückgehalten hatte. Diese 13-fache Erhöhung ist besonders signifikant, da die Gesamtmenge der während der Verbrennung des Tabakstabes erzeugten polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe auf zwischen etwa 100 ng und 200 ng geschätzt wird. Daher hat der Filter mit zwei Segmenten gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen etwa 40% und etwa 80% der Gesamtmenge der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe aus dem Tabakrauch entfernt.
Filter mit Mikrokapseln
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tabakrauchfilter mit einem porösen Substrat mit in diesem porösen Substrat dispergierten Mikrokapseln bereitgestellt, mit oder ohne andere in dieser Beschrei bung offenbarten Substanzen. Die Mikrokapseln enthalten vorzugsweise einen inneren Kern mit einer äußeren Schale.
Die Kerne der Mikrokapseln umfassen mindestens ein Pflanzenöl. Geeignete Pflanzenöle beinhalten mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Rizinusöl, Baumwollsamenöl, Maisöl, Sonnenblumenöl, Sesamöl, Sojabohnenöl und Rapsöl ausgewähltes Öl. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Pflanzenöl Distelöl. Es sind auch andere Öle geeignet, wie es der Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstehen werden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Pflanzenöl in einer Menge von etwa 20% bis etwa 80% des Trockengewichts der Mikrokapseln und bevorzugter von etwa 30% bis etwa 70% des Trockengewichts der Mikrokapseln vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mikrokapseln auch ein Porphyrin wie Chlorophyllin oder ein anderes Porphyrin wie Kupferphthalocyanin. Falls vorhanden, liegt das Chlorophyllin vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 % bis etwa 10% des Trockengewichts der Mikrokapseln und insbesondere von etwa 2% bis etwa 5% des Trockengewichts der Mikrokapseln vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schalen der Mikrokapseln ein Befeuchtungsmittel. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Befeuchtungsmittel Natriumpyroglutamat, obwohl auch andere Befeuchtungsmittel verwendet werden können, wie es der Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstehen werden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Befeuchtungsmittel wie Natriumpyroglutamat in einer Menge von etwa 10% bis etwa 90% des Trockengewichts der Mikrokapseln und insbesondere von etwa 20% bis etwa 70% des Trockengewichts der Mikrokapseln vor.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schalen der Mikrokapseln auch Methylcellulose. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Methylcellulose in einer Menge von etwa 5% bis etwa 30% des Trockengewichts der Mikrokapseln und insbesondere von etwa 10% bis etwa 25% des Trockengewichts der Mikrokapseln vor.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schalen der Mikrokapseln ein polymeres Mittel wie Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon oder können sowohl Polyvinylalkohol als auch Polyvinylpyrrolidon zusätzlich zur oder anstelle von Methylcellulose enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das polymere Mittel in einer Menge von etwa 2% bis etwa 30% des Trockengewichts der Mikrokapseln und insbesondere von etwa 5% bis etwa 20% des Trockengewichts der Mikrokapseln vor.
Die in der Formulierung der Mikrokapseln gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen sind von verschiedenen, dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Quellen erhältlich, wie von Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, US.
Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Mikrokapseln können gemäß einer Vielzahl von Verfahren, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind, hergestellt werden. Zum Beispiel können die Mikrokapseln gemäß der vorliegenden Erfindung durch Kombination von 200 g Pflanzenöl mit 500 g von einer wässrigen Suspension, die 25 g Methylcellulose mit niedriger Viskosität, 5 g Chlorophyllin, 50 g Natriumpyroglutamat und 150 g Maisstärke in Wasser enthält, hergestellt werden. Die Mischung wird emulgiert und sprühgetrocknet, um die Mikrokapseln zu bilden.
Die Mikrokapseln gemäß der vorliegenden Erfindung können durch Sprühtrocknungsverfahren am Standort der Zigarettenherstellungsmaschinen gebildet werden, durch Sprühen auf die Tafeln (Platten) des Celluloseacetatfilterbandes, bevor das Band in zylindrische Filter geformt wird. Alternativ dazu können die geeigneten Mikrokapseln vorgefertigt und den Tafeln aus Celluloseacetatfilterband hinzugefügt werden, indem die Mikrokapseln mit einem Vibrationsblech oder anderen Techniken auf das Band fallengelassen werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf diese Beschreibung verstanden werden wird. Außerdem können die Mikrokapseln in vorgefertigte Filter durch Einrieselung in das Filterband eingearbeitet werden, bevor das Band aufgerollt und in stangenförmiges Filtermaterial geformt wird.
Wie es der Fachmann auf diesem Gebiet schätzen werden wird, erfordert die Herstellung der Mikrokapseln gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltenden Filter nur eine geringe Änderung der Herstellungsanlagen für herkömmliche Filterzigaretten. Außerdem ist die Herstellung der Mikrokapseln gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltenden Filter nur wenig teurer als die Herstellung der herkömmlichen Filter.
Während des Gebrauchs fangen die Anteile des Befeuchtungsmittels der Mikrokapseln die Feuchtigkeit aus dem Tabakrauch ein, der den Filter durchströmt. Natriumpyroglutamat ist besonders bevorzugt, weil es in trockener Form in den Filter eingearbeitet werden kann.
Falls vorhanden, fangen die Ölanteile der Mikrokapseln bestimmte schädliche flüchtige Verbindungen wie Pyridin ein, ohne das Hindurchfließen von Geschmack und Geruch erzeugenden Verbindungen zu verhindern. Falls vorhanden, ist das Chlorophyllin ein starker Inaktivator der karzinogenen Bestandteile des Tabakrauchs.
Die Methylcelluloseanteile der Mikrokapseln verleihen den Mikrokapseln strukturelle Stabilität, sie verteilen sich jedoch bei Erwärmung und wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten Viskosität verleihenden Substanzen fällt die Methylcellulose aus warmen Lösungen aus. Außerdem ist sie bei niedrigeren Temperaturen löslich als die meisten herkömmlich verwendeten Viskosität verleihenden Substanzen.
Wenn die Tabakrauchfilter mit Mikrokapseln, die eine Schale aus Natriumpyroglutamat und Methylcellulose und einen Kern aus Pflanzenöl und Chlorophyllin umfassen, gemäß der vorliegenden Erfindung den Tabakrauch filtern, fangen die Mikrokapseln die Hitze und Feuchtigkeit aus dem Tabakrauch ein. Die Methylcellulose zerfällt zu einem faserigen Material, das den effektiven Oberflächenbereich, der für die Nassfiltration des Tabakrauchs verfügbar ist, erhöht. Das ermöglicht es der Feuchtigkeit, die vom Natriumpyroglutamat zurückgehalten wird, sich schnell im Filtermaterial zu verteilen. Das Chlorophyllin verteilt sich etwa gleichförmig zwischen der wässrigen und öligen Umgebung und ermöglicht eine höhere Inaktivierung der toxischen und mutagenen Verbindungen sowohl in der Teilchen- als auch der Dampfphase des Tabakrauchs, als wenn das Chlorophyllin nur in einer Phase verfügbar war.
Filter mit einem oberflächenaktiven Mittel
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Filter der vorliegenden Erfindung zusätzlich mindestens ein oberflächenaktives Mittel, um die Wirksamkeit des Tabakrauchfilters, mit oder ohne andere in dieser Beschreibung offenbarten Substanzen, zu verbessern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 10% und insbesondere von etwa 0,1 % bis etwa 2% des Gewichts des Filters vor.
Das oberflächenaktive Mittel ist vorzugsweise ungiftig und kann eine oder mehrere der folgenden Klassen von Verbindungen einschließen: (1) ein Polyoxyalkylenderivat eines Sorbitanfettsäureesters (d. h. Polyoxyalkylensorbitanester), (2) einen Fettsäuremonoester eines Polyhydroxyalkohols oder (3) einen Fettsäurediester eines Polyhydroxyalkohols, auch wenn andere geeignete oberflächenaktive Mittel verwendet werden können, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf die Beschreibung in diesem Dokument verstanden werden wird. Beispiele von geeigneten oberflächenaktiven Mitteln schließen Ethoxylate, Carbonsäureester, Glycerinester, Polyoxyethylenester, Anhydrosorbitolester, ethoxylierte Anhydrosorbitolester, ethoxylierte natürliche Fette, Öle und Wachse, Glykolester von Fettsäuren, Polyoxyethylenfettsäureamide, Polyalkylenoxidblockcopolymere und Poly(oxyethylen-bestehend aus-Oxypropylen) ein. Es können auch andere geeignete oberflächenaktive Mittel verwendet werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf die Beschreibung in dieser Offenbarung verstanden werden wird.
Filter mit einer zusätzlichen Substanz
Der Filter kann zusätzlich eine oder mehrere andere Substanzen enthalten, die die giftigen oder mutagenen Bestandteile des Tabakrauchs filtern oder inaktivieren. Beispiele solcher Substanzen beinhalten Antioxidantien und Radikalfänger wie Glutathion, Cystein, N-Acetylcystein, Mesna, Ascorbat und N,N'-Diphenyl-p-phenyldiamin; Aldehydinaktivatoren wie Ene-diol-Verbindungen, Amine und Aminothiole; Nitrosamin-Abscheider und Karzinogen-Inaktivatoren wie Ionenaustauscherharze, Chlorophyll; und Nikotin-Abscheider wie Tanninsäure und andere organische Säuren. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Filter kolloidales Siliciumdioxid, eine Verbindung, die die sekundären Amine aus dem Tabakrauch fangen kann und auf diese Weise der Umwandlung der sekundären Amine in Nitrosamine im Körper vorbeugt. Es können auch andere geeignete Substanzen verwendet werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet in Bezug auf die Beschreibung in diesem Dokument verstanden werden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die anderen Substanzen in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 10%, insbesondere von etwa 0,1 bis etwa 2% des Gewichts des Filters vorhanden.
Filter mit bestimmten Kombinationen der in diesem Dokument beschriebenen Substanzen
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tabakrauchfilter mit Kombinationen der in diesem Dokument beschriebenen Substanzen bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Filter ein Befeuchtungsmittel wie Natriumpyroglutamat in Kombination mit trockenem Wasser. Diese Kombination funktioniert synergistisch, um die Nassfiltration des Tabakrauchs zu verbessern. In einer Ausführungsform umfasst der Filter Natriumpyroglutamat in einer Menge von zwischen etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% des wässrigen Anteils des trockenen Wassers. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Filter Natriumpyroglutamat in einer Menge von zwischen etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% des wässrigen Anteils des trockenen Wassers.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Filter ein Kupfer enthaltendes Porphyrin, wie Kupferphthalocyanin, in Kombination mit einem Befeuchtungsmittel, wie Natriumpyroglutamat, trockenes Wasser oder beides. Diese Kombinationen sind inbesondere bevorzugt, da die Kupfer enthaltenden Porphyrine die Karzinogene in wässrigen Umgebungen besser fangen. In einer Ausführungsform umfasst das Kupfer enthaltende Porphyrin zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% des trockenen Wassers.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Filter Chlorophyllin in Kombination mit einem Befeuchtungsmittel, trockenem Wasser oder beidem. In einer Ausführungsform enthält das Chlorophyllin zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% des trockenen Wassers, und die Menge des Befeuchtungsmittels liegt zwischen etwa 1 Gew.-% und etwa 20 Gew.-% des trockenen Wassers.
Ein spezifisches Beispiel einer solchen Kombination wäre Blue Reyon (mit Kupferphthalocyanin imprägniertes Reyon) mit trockenem Wasser kombiniert. Wenn eine Menge zwischen etwa 10 mg bis etwa 100 mg im 3 mm langen Tabakendstück eines Standard-Celluloseacetattabakrauchfilters vorhanden ist, behindert die Kombination nicht die Ansaugung, sondern reduziert die Mutagenizität des Tabakrauchs um 75-80% nach dem Ames-Test. Außerdem sind diese Bestandteile kostengünstig, sicher und unschädlich für die Umwelt.
Kombinationen von trockenem Wasser und Porphyrin werden zum Beispiel durch Zugabe von trockenem Porphyrin in einer Menge, die der Gewichtsmenge an methyliertem Siliciumdioxid gegenüber dem trockenen Wasser entspricht, gemäß der Beschreibung in diesem Dokument hergestellt. Das Porphyrin muss zugegeben werden, nachdem das trockene Wasser stabil emulgiert wurde. Die Auflösung des Porphyrins in Wasser vor der Emulgierung in methyliertem Siliciumdioxid ergibt eine instabile Verbindung von Porphyrin/trockenem Wasser. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Porphyrin in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gramm je Gramm des methylierten Siliciumdioxids zugegeben. Es wird ein ähnliches Verfahren angewandt, um die Kombination von trockenem Wasser und derivatisierter Porphyrinfaser zu erzeugen, wie Blue Cotton oder Blue Reyon. Nachdem die beiden Substanzen kombiniert wurden, wird die Kombination bis zur Homogenität geschüttelt oder gerührt.
Filter mit einer umlaufenden Sperrschicht
Die Filter gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mit einer äußeren umlaufenden feuchtigkeitsundurchlässigen Sperrschicht oder Umhüllung bereitgestellt, um zu vermeiden, dass die Hände des Rauchers nass werden. Diese Sperrschicht kann aus Polymermaterial wie Ethylvinylacetatcopolymer, Polypropylen oder Nylon hergestellt werden, wie es vom Fachmann auf diesem Gebiet verstanden werden wird.
Position der Substanzen innerhalb der Filter
Die in dieser Beschreibung offenbarten Substanzen können in die Filter gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Konfigurationen eingearbeitet werden. Zum Beispiel können die Substanz oder die Substanzen innerhalb des gesamten Filters in einer im wesentlichen einheitlichen Weise dispergiert sein. Alternativ können die Substanz oder die Substanzen nur in einem Segment des Filters wie zum Beispiel im proximalen Drittel (das Endstück, das sich am nähesten beim Raucher befindet), im mittleren Drittel oder im distalen Drittel (das Endstück, das sich am nähesten beim Tabak befindet) dispergiert sein.
In einer anderen Ausführungsform sind mindestens eine Substanz in einem Segment des Filters dispergiert und mindestens eine andere Substanz in einem anderen Segment des Filters dispergiert. Die beiden Segmente können über lappende Bereiche haben. Zum Beispiel kann ein Filter gemäß der vorliegenden Erfindung trockenes Wasser dispergiert im distalen Drittel des Filters und ein Kupfer enthaltendes Porphyrin, das im proximalen Drittel des Filters dispergiert ist, aufweisen. Beispielsweise kann ein Filter gemäß der vorliegenden Erfindung auch Mikrokapseln, die in der distalen Hälfte des Filters dispergiert sind, und Natriumpyroglutamat, das in den proximalen zwei Dritteln des Filters dispergiert ist, aufweisen, so dass die beiden Substanzen in einem überlappenden Bereich des Filters als auch in den nicht-überlappenden Bereichen dispergiert sind.
In einer anderen Ausführungsform können die Substanz oder die Substanzen in einem Filter eingearbeitet werden, der dann an einem Endstück eines Standard-Tabakrauchfilters befestigt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Substanz oder die Substanzen in einem Tabakrauchfilter eingearbeitet, der einer verkürzten Version eines Standard-Tabakrauchfilters ähnelt, und der verkürzte Filter wird dann an einem Endstück eines Standard-Tabakrauchfilters befestigt. In dieser Ausführungsform wird der Benutzer den zusätzlichen verkürzten Filter wegen seiner Ähnlichkeit mit dem Aufbau eines Standardfilters im Gegensatz zu den handelsüblich erhältlichen Filtern, die auf das proximale Ende einer rauchbaren Vorrichtung aufgesetzt werden, nicht direkt wahrnehmen.
Außerdem können die Substanz oder die Substanzen gemäß der vorliegenden Erfindung in eine Schicht des Filters zwischen dem fasrigen Material, das den Rest des Filters bildet, und dem Körper aus geschnittenem Tabak eingearbeitet werden.
Rauchbare Vorrichtungen mit eingearbeiteten Filtern gemäß der vorliegenden Erfindung
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine rauchbare Vorrichtung bereitgestellt, die einen in diesem Dokument beschriebenen Tabakrauchfilter, der an einem Körper aus geschnittenem Tabak befestigt ist, umfasst. Diese rauchbare Vorrichtung kann zum Beispiel eine Zigarette sein, in die ein Filter eingearbeitet wird, der Mikrokapseln mit Natriumpyroglutamat, das im porösen Substrat dispergiert ist, enthält.
Verfahren zur Filtrierung des Tabaks
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Filtrierung des Tabaks in einer rauchbaren Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Stufen, erstens, Bereitstellung einer rauchbaren Vorrichtung, die den Tabakrauchfilter gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, der an einem Körper aus geschnittenem Tabak befestigt ist. Als nächstes wird dieser Tabakkörper angezündet, so dass der Rauch durch den Körper und in den Filter strömen kann. Dann wird der Rauch durch den Filter strömen gelassen, wodurch der Rauch filtriert wird.
Verfahren zur Herstellung einer rauchbaren Vorrichtung
Gemäß einer anderen Ausführungsform vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer rauchbaren Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Stufen, erstens, Bereitstellung eines Tabakrauchfilters gemäß der vorliegenden Erfindung. Als nächstes wird der Filter an einem Körper aus geschnittenem Tabak befestigt.
Auch wenn die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen sehr detailliert besprochen wurde, sind andere Ausführungsformen möglich. Daher dürfen der Sinn und der Umfang der beigefügten Patentansprüche nicht auf die Beschreibung der in diesem Dokument enthaltenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines ersten Tabakrauchfiltersegments, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellung eines oder mehrerer Kupfer enthaltender Porphyrine; (b) Herstellung einer Mischung aus Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Chitin und dem Kupfer enthaltenden Porphyrin; (c) Erhitzen der Mischung für eine ausreichende Zeit bei einer oder mehreren ausreichenden Temperaturen, um das Kupfer enthaltende Porphyrin kovalent an das Chitin zu binden; und (d) Bildung des Chitins mit dem kovalent gebundenen Kupfer enthaltenden Porphyrin zum ersten Tabakrauchfiltersegment.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die Schritte: (e) Befestigung des ersten Tabakrauchfiltersegments an einem Körper aus geschnittenem Tabak; und (f) Befestigung eines zweiten Tabakrauchfiltersegments, das im wesentlichen frei von Kupfer enthaltendem Porphyrin ist, am Körper aus geschnittenem Tabak.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Spülen der Mischung nach dem Erhitzen der Mischung.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das zweite, am Körper aus geschnittenem Tabak befestigte Tabakrauchfiltersegment mit Triacetin behandelte Celluloseacetatfasern umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das bereitgestellte Kupfer enthaltende Porphyrin Kupferphthalocyanin ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das bereitgestellte Kupfer enthaltende Porphyrin C.I. Blau Reaktiv 21-Farbstoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die aus Chitin und dem Kupfer enthaltenden Porphyrin erzeugte Mischung ein Gewichtsverhältnis von etwa 1,2:10 Kupfer enthaltendes Porphyrin zu Chitin umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend die Zugabe einer oder mehrerer zusätzlicher Substanzen zu dem Chitin.
Verfahren nach Anspruch 8, worin eine oder mehrere der zusätzlichen Substanzen aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle und Lignin ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, worin eine oder mehrere der zusätzlichen Substanzen aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidationsmittel, trockenem Wasser, einem Befeuchtungsmittel, Mikrokapseln, einem Radikalfänger, einem oberflächenaktiven Mittel und Kombinationen der vorstehend genannten Stoffe ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend den Schritt der Befestigung des ersten Tabakrauchfiltersegments an einem Körper aus geschnittenem Tabak.
Eine gemäß dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2 hergestellte rauchbare Vorrichtung.
Verfahren zur Filtrierung des Tabakrauchs umfassend die Schritte: (a) Bereitstellung einer gemäß Anspruch 1 hergestellten rauchbaren Vorrichtung oder die rauchbare Vorrichtung gemäß Anspruch 12; (b) Anzünden des Körpers aus geschnittenem Tabak, so dass der Rauch durch den Körper aus geschnittenem Tabak und in den Filter strömt; und (c) Durchströmenlassen des Rauchs durch den Filter, wobei der Rauch filtriert wird.