DE69728970T2

DE69728970T2 - Rauchbares füllmaterial für rauchwaren

Info

Publication number: DE69728970T2
Application number: DE69728970T
Authority: DE
Inventors: Kevin Gerard Mcadam
Original assignee: British American Tobacco Investments Ltd; British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: JP2000506015A; AR030835A2; US6408856B1; AU2224897A; EP0884957B1; GB9605554D0; AU720501B2; CN1218372A; CN1161043C; JP3978225B2; EP0884957A1; WO1997032490A1; CA2247935C; AR006147A1; DE69728970D1; BR9707944A; ZA971950B; ATE265811T1; CA2247935A1; NZ331581A

Description

Diese Erfindung betrifft rauchbares Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel und insbesondere ein Füllstoffmaterial, das nicht unbedingt ein Füllstoffmaterial aus Tabakblättern umfasst.
Bei den zahlreichen Bemühungen, alternative rauchbare Füllstoffmaterialien zur Verfügung zu stellen, sind wenn überhaupt nur sehr wenige Materialien gefunden worden, die beim Rauchen einen Geschmack und ein Aroma erzeugen, die für Raucher herkömmlicher tabakhaltiger Produkte akzeptabel sind. Daher wurden die meisten alternativen Füllstoffmaterialien zusammen mit geschnittenen Tabakblättern oder tabakhaltigen neu gebildeten Produkten verwendet. Jedoch ist selbst bei dieser Form der unannehmbare Geschmack dieser Füllstoffmaterialien wahrnehmbar und beeinträchtigt das Rauchvergnügen.
US-A-3,931,824 und 3,894,543 sowie die britische Patentschrift 1 170 858 offenbaren Tabakersatzstoffe, die anorganischen Füllstoff und einen filmbildenden Bestandteil, ggfs. mit einer bestimmten Menge Weichmacher umfassen. Der Aerosolgehalt dieser Materialien macht sie ungeeignet als einziges rauchbares Füllstoffmaterial.
Im Folgenden sind einige Dokumente des Standes der Technik beschrieben. US-A-4,008,723 offenbart einen Tabakersatzstoff, der eine minimale Menge an organischem brennbarem Material und eine maximale Menge an anorganischem Füllstoff sowie manchmal ein durch Wärme abgebautes Cellulosematerial, das nach dem Verbrennen im Wesentlichen Kohlenstoff enthält, umfasst. Glycerol ist als Weichmacher für die Rauchzusammensetzung vorhanden.
EP-A-0 145 424 offenbart ein Tabakersatzmaterial, das ein Grundgewebe aus Cellulosematerial und ein mit Hartholzmehl vermischtes Kautschukbindemittel, anorganischen Füllstoff und Aromastoffe enthält. Das Gemisch besteht überwiegend aus brennbaren raucherzeugenden Materialien und hat einen geringen Gehalt an anorganischen Füllstoffen.
LU 52 376 beschreibt ein Tabakersatzmaterial, das freien Kohlenstoff und raucherzeugende Bestandteile wie Cellulosematerial mit anorganischen Stoffen ent hält. Die Menge des anorganischen Materials ist relativ gering, während der Kohlenstoffgehalt hoch ist.
Herkömmliches Tabakfüllstoffmaterial und neu gebildete Tabakprodukte erzeugen komplexe Rauchsysteme, wenn sie in Rauchartikeln verbrannt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Tabakblatt in seiner einfachsten Zusammensetzung nachzuahmen, um dem Raucher das Rauchen einfacher zu machen.
Wir haben uns dafür entschieden, dies dadurch zu bewerkstelligen, dass wir einige Elemente der biologischen Matrix, die Rauch erzeugt, wenn Tabak in einem Rauchartikel verbrannt wird, ganz ausschließen oder signifikant verringern. Die Geschmacks- und Aromaeigenschaften des auf dieser Weise erzeugten einfacheren Rauchs können durch sorgfältige Wahl der Biopolymere und deren Anteile im Füllstoffmaterial je nach Geschmack und den Anforderungen an das Aroma des rauchbaren Füllstoffmaterials verändert oder verbessert werden.
Auf die gleiche Weise können auch andere Brennmaterialien wie die Brennstoffquelle auf Kakaobasis unserer PCT-Anmeldung WO 97/32491 mit dem Titel "Smokable Filler Materials for Smoking Articles" (Rauchbare Füllstoffmaterialien für Rauchartikel) nachgeahmt werden.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, ein rauchbares Füllstoffmaterial mit für den Verbraucher annehmbaren Geschmacks- und Aromaeigenschaften zur Verfügung zu stellen, das wenig und vorzugsweise gar keinen natürlichen Tabak enthält.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein rauchbares Füllstoffmaterial zur Verfügung zu stellen, das über annehmbare Geschmacks- und Aromaeigenschaften verfügt und deshalb auf Wunsch für die Verwendung mit Tabakmaterial geeignet ist, ohne vom Geschmack und Aroma der natürlichen Tabakprodukte abzulenken. Alternativ kann das Füllstoffmaterial 100% des Füllstoffmaterials des Rauchartikels ausmachen. Idealerweise ist das rauchbare Füllstoffmaterial billiger als Tabakblätter oder natürliches tabakhaltiges Material.
Die Erfindung stellt ein rauchbares Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel zur Verfügung, der Aerosol erzeugende Mittel, einen im Wesentlichen nicht brennba ren anorganischen Füllstoff, ein Bindemittel und einen Extrakt eines Brennstoffquellmaterials nach Anspruch 1 oder 2 enthält.
Der Extrakt aus dem Brennstoffquellmaterial, d. h. dem Stammmaterial, kann von jedem aromatischen Brennstoffquellmaterial wie Tabak, Kakaopulver oder Lakritze abgeleitet werden. Auch Gemische der Extrakte können verwendet werden. Das Extraktionsverfahren kann eine wässrige Extraktion sein, in der nur Wasser verwendet wird, oder eine wässrige Extraktion, bei der im Extraktionsverfahren auch andere Additive wie z. B. Säuren oder Basen verwendet werden. Auch organische Extraktionsverfahren sind geeignet, und zwar entweder allein, in Kombination mit wässrigen Extraktionsverfahren wie vorstehend beschrieben oder nacheinander, wie z. B. superkritische Extraktionsverfahren unter Verwendung von Kohlendioxid (CO₂). Diese Extraktionsverfahren werden hier nicht im Detail beschrieben, da sie dem Fachmann bekannt sind. Einige Extraktionsverfahren eignen sich besser zur Entfernung der Aromakomponente der Brennstoffquelle als andere. Beispielsweise wird für Kakaopulver eine wässrige Extraktion mit Citronensäure bevorzugt. Der Extrakt kann als Flüssigkeit oder als getrockneter Feststoff der z. B. durch Verfahren wie Sprüh- oder Gefriertrocknen getrocknet wurde, vorliegen.
Das rauchbare Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel kann vorzugsweise 2 bis etwa 30% Aerosol erzeugende Mittel, 20 bis 80% anorganisches Füllstoffmaterial, 5 bis 25% Bindemittel (jeweils auf Basis des Gewichts der trockenen Ausgangsmaterialien des rauchbaren Füllstoffmaterials) und 0,1 bis 30% Extrakt (auf der Basis des Gewichts des fertigen rauchbaren Füllstoffmaterials) umfassen.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Aerosol erzeugenden Mittels weniger als 15 Gew.-% der trockenen Materialien des rauchbaren Füllstoffs.
Vorzugsweise beträgt die Menge der anorganischen Materialien mehr als 40 und stärker bevorzugt mehr als 50 Gew.-% der trockenen Materialien des rauchbaren Füllstoffs.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Bindemittels weniger als 15%, wenn das Bindemittel kein Pektin ist.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Extrakts weniger als 30 und stärker bevorzugt weniger als 25 Gew.-% des fertigen Bahnmaterials.
Vorteilhafterweise umfasst das rauchbare Füllstoffmaterial außerdem ein oder mehrere Biopolymere, die üblicherweise in pflanzlichem Material wie Tabak vorkommen. Das Biopolymer ist ein aus der aus Stärken, Cellulosen, Pektinen, Lignin oder verwandten Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewähltes Polysaccharid. Die Stärke kann natürlichen Ursprungs, wie z. B. Mais-, Tapioka- oder Kartoffelstärke, oder eine modifizierte, dextranisierte oder vorgelatinisierte Stärke sein. Die Cellulose kann ebenfalls eine natürliche Cellulose wie Papierfaser, eine modifizierte Cellulose wie Carboxymethylcellulose oder ein anorganisches Salz davon, z. B. Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose oder Methylcellulose, ein Cellulosederivat oder eine assoziierte Spezies wie Lignocellulose, Lignin oder Hemicellulose sein. Vorzugsweise wird die Cellulose nicht vorbehandelt, z. B. durch Oxidation. Das Pektin kann von pflanzlichem Material oder einer Frucht, wie z. B. Citruspektin, Apfelpektin, oder von einem anderen pektinhaltigen Material abgeleitet sein. Vorzugsweise werden die Biopolymere in Pulver- oder Granulatform verwendet.
Vorzugsweise ist das Biopolymer in einer Menge von 0 bis 70%, vor allem im Bereich von 10 bis 60% vorhanden. Cellulose oder Stärke kann in einer Menge von 0 bis 45 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 30 Gew.-% und stärker bevorzugt nicht mehr als 20 Gew.-% der Trockenmasse des rauchbaren Füllstoffmaterials vorhanden sein. Pektin kann in einer Menge von 0 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 40 Gew.-%, stärker bevorzugt nicht mehr als 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt 25 Gew.-% der Trockenmasse des rauchbaren Füllstoffs vorliegen.
Zusätzlich zu dem einen oder mehreren vorstehend aufgeführten Biopolymeren können im rauchbaren Füllstoffmaterial auch andere Biopolymere, wie z. B. polyphenolische Materialien in kleineren Mengen, vorhanden sein. Diese zusätzlichen Materialien können zum Färben oder Aromatisieren des Füllstoffmaterials geeignet sein. Auch sonstige bekannte farbgebende Mittel, wie z. B. Karamell, können verwendet werden.
Je nach den für das fertige Produkt erforderlichen Eigenschaften können ggfs. Kohlenstoff, ein Expansionsmedium und ein organischer Füllstoff als weitere Ma terialien im Füllstoffmaterial verwendet werden. Beispielsweise kann ein geschäumtes oder ungeschäumtes, d. h. expandiertes, Produkt bei Bedarf außerdem ein Expansionsmedium wie Stärke oder Hydroxypropylcellulose in geeigneter Menge umfassen. Diese Menge ist möglicherweise höher als wenn es als brennbares Brennstoffbiopolymer vorhanden ist. Das Expansionsmedium kann in einer Menge von bis zu 35 Gew.-% und der Kohlenstoff in einer Menge bis zu 20 Gew.-% der Trockenmasse des rauchbaren Füllstoffmaterials vorhanden sein.
Die Beschaffenheit der mit dem rauchbaren Füllstoffmaterial verwendeten Hülse des Rauchartikels ist ebenfalls bestimmend für die Zusammensetzung des Füllstoffmaterials, ebenso die Permeabilität des Hülsenmaterials.
Geschmacksgebende Stoffe, Hülsen, wie z. B. Lakritze oder andere Geschmacks- und Aromastoffe, Kaffee, Tabakextrakt oder Lakritze und Kaffee enthaltende Aromastoffe können nach Wunsch im rauchbaren Füllstoffmaterial vorhanden sein. In einigen Fällen kann das Hülsenmaterial die Brennbarkeit des rauchbaren Füllstoffmaterials unterstützen und ist daher ein Brennmaterial. Das Füllstoffmaterial kann mit herkömmlichen Techniken umhüllt werden. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße rauchbare Füllstoffmaterial auch ein oder mehrere Spitzenaromen enthalten, die typisch für Füllstoffmaterialien für Cigarettentabak sind, um einen Geschmack und ein Aroma zur Verfügung zu stellen, der bzw. das denen einer herkömmlichen tabakhaltigen Cigarette ähnlich ist.
Vorzugsweise machen die Hülsen oder Aromastoffe weniger als 10% und vorzugsweise weniger als 5 Gew.-% der nichtwässrigen Materialien des rauchbaren Füllstoffs aus.
Weichmacher wie Glycerol, Propylenglycol oder andere bekannte Weichmacher können ggfs. in Mengen vorhanden sein, in denen sie nicht die Hauptaerosolkomponente des Rauchs werden.
Die rauchbaren Füllstoffmaterialien mit einem höheren Gehalt an Extrakt wiesen bessere Brenneigenschaften auf als solche mit weniger oder gar keinem Extrakt. Daher kann es vorteilhaft sein, einigen rauchbaren Füllstoffmaterialien Brennbeschleuniger zuzusetzen.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße rauchbare Füllstoffmaterial ein im Wesentlichen nicht natürliches Tabakmaterial. Der Begriff "im Wesentlichen nicht natürliches Tabakmaterial" ist so zu verstehen, dass er abgesehen von Extrakten weniger als 5% Tabakblattmaterial (bezogen auf das Gewicht des Füllstoffs), vorzugsweise weniger als 3 Gew.-% Tabakmaterial und stärker bevorzugt überhaupt kein natürliches Tabakmaterial enthält.
Vorzugsweise wird der nichtbrennbare anorganische Füllstoff aus den Materialien ausgewählt, die in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben sind. Ein organischer Füllstoff kann auch einen Teil des anorganischen Füllstoffs ersetzen oder allein als Füllstoffmaterial verwendet werden. Der Gegenstand unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung WO 96/07336, in der es um für die vorliegende Erfindung geeignete anorganische und organische Materialien geht, wird hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen. Diese PCT-Anmeldung wird hier als die gleichzeitig anhängige PCT-Anmeldung bezeichnet. Die nicht brennbaren anorganischen Materialien umfassen z. B. Kreide, Perlit, Vermiculit, Diatomeenerde, kolloidales Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumsulfat oder andere Fachleuten bekannte nicht brennbare anorganische Füllstoffmaterialien von geringer Dichte. Organische Füllstoffe umfassen anorganische Salze organischer Säuren, Polysaccharidmaterial oder beispielsweise organisches Bindematerial, das in größerer Menge vorhanden ist als nötig wäre, wenn dieses Material ausschließlich als Bindemittel fungieren sollte.
Für die Erfindung geeignete Bindematerialien umfassen die bekannten Bindemittel aus Cellulose oder einem Cellulosederivat, algin- oder pektinhaltige Bindmittel, die alle in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben sind, insbesondere mit Bezug auf die nicht brennbare Hülse. Die als Brennmaterial gewählten Polysaccharidmaterialien können in den gewählten Anteilen ausreichende Bindungseigenschaften haben, so dass möglicherweise kein zusätzliches Bindemittel erforderlich ist. Sollte ein zusätzliches Bindemittel erforderlich sein, kann man ein organisches Bindemittel verwenden, wie z. B. Alginbindemittel, darunter lösliche Alginate wie Ammoniumalginat, Natriumalginat, Natriumcalciumalginat, Calciumammoniumalginat, Kaliumalginat, Magnesiumalginat, Triethanolaminalginat und Propylenglycolalginat, oder unlösliche Alginate, die durch Zusatz von Solubilisierungsmitteln wie Ammoniumhydroxid löslich gemacht werden. Beispiele dafür umfassen Aluminium-, Kupfer-, Zink- und Silberalginate. Alginate, die anfänglich löslich sind, aber während der Verarbeitung behandelt werden, um sie im fertigen Produkt unlöslich zu machen, können ebenfalls verwendet werden, z. B. Natriumalginat zu Calciumalginat. Andere organische Bindemittel umfassen Gummi wie Gummi arabicum, Ghattigummi, Traganthgummi, Karaya, Johannisbrot, Akaziengummi, Guar, Quittensamen oder Xanthangummi, oder Gels wie Agar, Agarose, Carragheen, Fucoidan und Furcellaran. Auch Pektine und pektinhaltige Materialien können als Bindemittel verwendet werden. Weitere geeignete Gummiarten können anhand von Handbüchern wie "Industrial Gums", Herausg. Whistler (Academic Press) ausgewählt werden. Anorganische nicht brennbare Bindemittel wie Kaliumsilicat, Magnesiumoxid in Kombination mit Kaliumsilicat oder z. B. einige Zementarten und Gemische davon können ebenfalls verwendet werden, üblicherweise als Alternative. Auch Kombinationen aller vorstehender Materialien können zum Einsatz kommen.
Die Aerosol erzeugende Quelle umfasst vorzugsweise Aerosol erzeugende Mittel wie Glycerol und/oder andere Aerosol erzeugende Verbindungen, die in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben sind. Dazu gehören mehrwertige Alkohole, Propylenglycol und Triethylenglycol, Ester wie Triethylcitrat, Triacetin oder Triethylglycoldiacetat (TEGDA) oder Kohlenwasserstoffe mit hohem Siedepunkt. Weitere geeignete Mittel zur Bildung von Aerosol sind Fachleuten bekannt.
Wie vorstehend erwähnt, kann das rauchbare Füllstoffmaterial ein extrudiertes Material sein, bei dem es sich um ein geschäumtes oder ungeschäumtes Material handeln kann. Geeignete Expansionsmedien oder Schäummittel sind in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben, deren Gegenstand bezüglich Expansionsmedien hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird. Geeignete Expansionsmedien umfassen Stärke, Pullulan oder andere Polysaccharide, darunter Cellulosederivate, feste Schäummittel, anorganische Salze und organische Säuren, die in situ gasförmige Mittel zur Verfügung stellen, organische gasförmige Mittel, anorganische gasförmige Mittel und flüchtige flüssige Schäummittel. Wasser ist am häufigsten das bevorzugte flüchtige Expansionsmittel für solche Expansionssysteme. Alternative Expansionsmittel sind bekannt. Die extrudierten Materialien können Stäbchen, Stränge, Filamente oder Bahnen sein, die dann geschnitten werden, um Füllstoffmaterial zur Verfügung zu stellen. Alternativ kann das rauchbare Füllstoffmaterial mit bekannten herkömmlichen Bandguss- oder Papierherstellungstechniken als Bahn gegossen werden.
Das Verflechten oder Verdrillen der Stränge oder Filamente kann wünschenswert sein, um Luftkanäle zu schaffen, wenn das extrudierte Material das Durchziehen von Luft oder Rauch nicht zulässt. Auch andere nachgeschaltete Verarbeitungstechniken können verwendet werden, um den Druckabfall zu verbessern. Verschiedene extrudierte Formen sind in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben und werden hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen.
Das rauchbare Füllstoffmaterial kann vorteilhafterweise auch Kohlenstoffmaterial umfassen, und zwar sowohl aktiviertes als auch nicht aktiviertes. Vorzugsweise ist das Kohlenstoffmaterial pulverisiert oder granuliert.
Weichmacher wie Glycerol, Propylenglycol oder andere bekannte Weichmacher können bei Bedarf in Mengen vorhanden sein, in denen sie nicht die Hauptaerosolkomponente des Rauchs werden.
Ein erfindungsgemäßes Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel kann mit herkömmlichem Tabakfüllstoffmaterial oder einem anderen Tabakersatzstoff als Verdünner oder einem Mittel verwendet werden, das die statische Brenntemperatur an der Spitze des Cigarettenstäbchens senkt. Es kann auch allein als Füllstoffmaterial für den Rauchartikel verwendet werden.
Erfindungsgemäßes Füllstoffmaterial für den Rauchartikel eignet sich zur Verwendung in herkömmlichen Rauchartikeln mit Papierhülse sowie mit der alternativen Hülse des Rauchartikels, die in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschrieben ist. Der Gegenstand unserer PCT-Anmeldung bezüglich der Hülse des Rauchartikels wird hiermit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen. Das Füllstoffmaterial für den Rauchartikel eignet sich auch zur Verwendung in den alternativen Rauchartikeln, die von R. J. Reynolds in dessen Patentanmeldungen EP 0 339 689 oder EP 0 337 506 entweder als das Aerosol erzeugende Mittel oder als festes Brennelement in den als "Premiertyp" bekannten Vorrichtungen beschrieben ist. Tatsächlich kann es auch für andere Aerosol abgebende Artikel geeignet sein. Das erfindungsgemäße Material kann die in diesen US-Patentschriften beschriebenen Materialien und andere davon abgeleitete Materialien ganz oder teilweise ersetzen. Das erfindungsgemäße Füllstoffmaterial kann auch als Brennquellmaterial bekannt sein.
Die Erfindung stellt auch einen Rauchartikel zur Verfügung, umfassend eine Hülse, die ein Stäbchen aus rauchbarem Füllstoffmaterial der vorstehend beschriebenen Art umhüllt.
Vorteilhafterweise ist die Hülse eine im Wesentlichen nicht brennbare Hülse der in unserer gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung beschriebenen Art. Deren Gegenstand bezüglich der im Wesentlichen nicht brennbaren Hülse gilt durch Bezugnahme als hiermit in diese Anmeldung aufgenommen. Zusammengenommen umfasst die Hülse im Wesentlichen nicht brennbares, teilchenförmiges, anorganisches Füllstoffmaterial, ein Bindemittel und/oder einen Weichmacher sowie ggfs. eine kleine Menge Faser. Diese Materialien sind alle vorstehend beschrieben.
Vorzugsweise besteht die im Wesentlichen nicht brennbare Hülse aus einem überwiegend nicht brennbaren Füllstoffmaterial. Der hier verwendete Begriff "überwiegend" bedeutet mindestens 65% und meistens 70%. Das anorganische Füllstoffmaterial ergibt vorteilhafterweise wenig oder im Wesentlich gar keinen Nebenstromrauch, wenn der Rauchartikel angezündet wird. Vorzugsweise umfasst die nicht brennbare Hülse bezogen auf das Gewicht der Hülse mindestens 80%, stärker bevorzugt mindestens 90% anorganisches Füllstoffmaterial.
Die nicht brennbare Hülse kann eine kleine Menge Cellulosefasermaterial umfassen. Vorzugsweise macht das Fasermaterial weniger als 10%, stärker bevorzugt weniger als 5% und noch stärker bevorzugt weniger als 2% der nicht brennbaren Hülse aus. Am meisten bevorzugt ist das Fasermaterial in der Hülse nicht vorhanden.
Vorzugsweise umfasst die Hülse ein Bindemittel und/oder einen Weichmacher. Diese Komponenten könnten in einer Menge von bis zu 30 Gew.-% der Hülse vorliegen. Vorteilhafterweise macht das Bindemittel nicht mehr als 20 Gew.-% der Hülse aus. Die genauen Anteile hängen von den Geschmackseigenschaften, der annehmbaren sichtbaren Nebenstromrauchemission und der Stärke des erwünschten Produkts sowie den eingesetzten Verarbeitungstechniken ab. Das Bindemittel kann in einer Menge von etwa 8 bis 10 Gew.-% der Hülse vorliegen, obwohl es auch in einer Menge von etwa 5 Gew.-% oder weniger der Hülse vorhanden sein kann.
Obwohl die Hülse wenn überhaupt nur wenig sichtbaren Nebenstromrauch abgibt, erzeugt sie eine Asche von annehmbarer Farbe und Qualität. Der Rauchartikel hat auch eine sichtbare Brennlinie, die entlang dem Artikel fortschreitet und dem Raucher zeigt, ob der Artikel brennt und wie weit der Rauchvorgang fortgeschritten ist. Die sichtbare Brennlinie kann als Ergebnis des Verbrennens des organischen Bindemittels gebildet werden. Alternativ können in der Zusammensetzung der Hülse auch farbverändernde Verbindungen verwendet werden. Farbgebende Mittel, die der Hülse eine andere Farbe als weiß geben, können ebenfalls verwendet werden. Diese farbgebenden Mittel können beim Erwärmen ebenfalls die Farbe verändern und stellen so eine sichtbare Brennlinie zur Verfügung, z. B. CuSO₄·5H₂O.
Die Beschaffenheit des gewählten Bindemittels bestimmt auch die Permeabilität der äußeren Hülse. Bindemittel wie Natriumcarboxymethylcellulose und Propylenglycolalginat haben sich als besonders effektiv bei der Herstellung einer äußeren Hülse erwiesen, die ausreichend durchlässig ist, um die Verbrennung der Brennstoffquelle innerhalb der Hülse aufrechtzuerhalten. Letzteres Bindemittel ergab die besser permeable äußere Hülse für die gleiche Zusammensetzung der äußeren Hülse. Die Hydratationszeit einiger Bindemittel kann eine Rolle bei der Bestimmung der Wirksamkeit der Bindemittel spielen. Nach herkömmlichem Verständnis können starke Bindemittel wie Hydroxypropylcellulose in kleineren Mengen verwendet werden, um die Permeabilität der Hülse zu erhöhen, aber dies muss gegen die Stärke der Hülse abgewogen werden.
Der Weichmacher kann in einer Menge bis zu 20 Gew.-% der Hülse darin vorhanden sein. Der Weichmacher macht vorzugsweise etwa 10 Gew.-% oder weniger, stärker bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger der Hülse aus. Der Weichmacher kann z. B. Glycerol, Propylenglycol oder ein Fett oder Öl mit niedrigem Schmelzpunkt sein. Je nach dem für die Hülse gewählten Herstellungsverfahren kann der Weichmacher in der Zusammensetzung der Hülse fehlen. Der Weichmacher hilft in den Trocknungsstufen der Hülse Verformungen zu verhindern, besonders wenn direkte Wärme, d. h. Heißluft, das Trocknungsmedium ist. Die Menge an Weichmacher, Bindemittel oder einem anderen organischen Füllstoffmaterial beeinflusst das Aussehen der Brennlinie, d. h. die Breite der Brennlinie, und das Ausmaß des sichtbaren Nebenstroms des Artikels. Vorzugsweise ist die Brennlinie nicht breiter als 10 mm, stärker bevorzugt nicht breiter als 5 mm und am meisten bevorzugt 2 bis 3 mm breit. Die Breite der Brennlinie hängt von der Zusammensetzung des brennbaren Materials im Artikel ab.
Damit die Erfindung leichter verständlich wird und einfach nachgearbeitet werden kann, wurden die folgenden Beispiele zur Veranschaulichung der Erfindung und ihrer Aspekte durchgeführt.
Beispiel 1
Verschiedene Zusammensetzungen rauchbarer Füllstoffmaterialien wurden in den in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen hergestellt. Die Brennquelle oder das Stammmaterial, aus dem der Extrakt genommen wurde, war Tabak. Es wur den zwei Tabakmischungen extrahiert. Die erste war eine verschnittene, umhüllte und aromatisierte U.S.-Tabakmischung; die zweite war ein nicht aromatisierter Virginiatabak. Das Extraktionsverfahren bestand aus der Zugabe von 400 ml kochendem Wasser zu einer Tabakmenge, die in Tabelle 1 mit A, B und C bezeichnet ist. Dieser Sud wurde dann etwa 1 Stunde stehen gelassen. Die Extraktionsflüssigkeit wurde von den Tabakfeststoffen getrennt und das Volumen auf 400 ml aufgefüllt, um die nach wie vor vom Tabak absorbierte Wassermenge auszugleichen. Die Extraktionsflüssigkeit wurde dazu verwendet, das Bindemittel in den in Tabelle 1 beschriebenen Mengen zu hydratisieren. In Tabelle 1 bedeutet A 30 g gemischter U.S.-Tabak, B 90 g gemischter U.S.-Tabak und C 30 g Virginiatabak wie vorstehend beschrieben.
Die trockenen Komponenten wurden vor der Hydratisierung wie vorstehend vermischt, um eine Paste herzustellen. Für jede Probe wurden 100 g der Komponentenmaterialien außer dem Extrakt oder Wasser verwendet. Dann wurde die Paste in eine Spritze mit einer kreisförmigen Düse von 1 mm Durchmesser gefüllt und Stränge des Füllstoffmaterials auf eine Kunststoffbahn extrudiert. Man ließ die Stränge über Nacht bei Raumtemperatur an der Luft trocknen.
Um den Rauchausstoß der erfindungsgemäßen rauchbaren Füllstoff enthaltenden Rauchartikel zu bestimmen, wurden Stränge des Füllstoffmaterials in eine im Wesentlichen nicht brennbare, vorextrudierte Hülse eingebracht. Man verwendete genug Stränge des Füllstoffmaterials, um einen gut gepackten Rauchartikel zur Verfügung zu stellen. In der Praxis können 15 bis 20 Stränge von 1 mm Durch messer in eine Hülse mit einem Innendurchmesser von etwa 7,0 mm eingebracht werden.
Hergestellt wurde die im Wesentlichen nicht brennbare Hülse aus 10 g Natriumalginat (Qualität Kelvis, geliefert von Kelco International), das in 200 ml Wasser hydratisiert wurde, während es in einem Crypto Fearless Küchenmixer eine Stunde lang zerkleinert wurde. Dem Gemisch aus Bindemittel/Wasser wurden unter konstantem Rühren über eine weitere Stunde 90 g Perlit (Qualität PO5), das man vorher auf eine Teilchengröße von ≤ 120 μm gemahlen hatte, zugesetzt. Die Paste wurde durch eine Torpedo-Düse einer Kolbenstrangpresse extrudiert, um ein Röhrchen von mehr als 60 mm Länge und einer Wanddicke von 0,5 mm herzustellen. Das Röhrchen wurde in eine Lösung aus 1 Liter 1 M Calciumchlorid (wässrig) extrudiert, nach 10 Sekunden wieder herausgenommen, über Nacht bei Raumtemperatur an der Luft trocknen gelassen, auf die richtige Länge geschnitten und mit einem Filter versehen. Stränge des extrudierten Füllstoffmaterials wurden in die Hülse eingebracht. Man brachte etwa 18 Stränge unter.
Die Rauchdaten von Cigaretten, die aus den auf diese Weise gefüllten Hülsen hergestellt wurden, wenn man sie an einem Filterelement aus faserigem Celluloseacetatwerg von 27 mm Länge mit einem Druckabfall von etwa 70 mm WG befestigte, sind in Tabelle 2 aufgeführt. Man ließ die Rauchartikel unter den Standardbedingungen einer Rauchmaschine einen 35 cm³ Zug von 2 Sekunden Dauer pro Minute bis zu einer Stummellänge einschließlich des Filters von 35 mm rauchen.
Beispiel 2
Ein ähnliches Verfahren wurde wiederholt, wobei man Kakaopulver als Ausgangsmaterial verwendete, aus dem der Extrakt abgeleitet wurde. In diesem Fall enthielt das für das Extraktionsverfahren verwendete Wasser jedoch Citronensäure in einer Konzentration von 1 Molar. Man stellte fest, dass die Verwendung von Citronensäure als Additiv im wässrigen Extraktionsverfahren die Ausbeute der während der Extraktion freigesetzten Aromakomponenten steigerte.
Die Zusammensetzungen der zur Herstellung der Stränge verwendeten Gemische sind in Tabelle 3 aufgeführt. Auch hier verwendete man für jede Probe 100 g Komponentenmaterialien außer Extrakt oder Wasser. Die hergestellten Stränge, die Kakaoextrakt enthielten, wurden als Füllstoffmaterial für einen rauchbaren Artikel verwendet. Dieser enthielt eine äußere Hülse, die identisch mit der in Beispiel 1 beschriebenen war, und eine Filterspitze.
Die Rauchdaten, die beim Rauchen dieser Rauchartikel erzeugt wurden, sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Das in Tabelle 2 und 4 angegebene äußere Gewicht entspricht dem Durchschnitt aller hergestellten Proben.
In Beispiel 3 wurden Brennmaterialien dadurch hergestellt, dass man die festen teilchenförmigen Bestandteile in einem Küchenmixer vermischte. Die flüssigen Komponenten wurden zugesetzt, während die festen Komponenten rasch gerührt wurden, um ein gründliches Vermischen sicherzustellen. Nachdem man das ganze Wasser zugesetzt hatte, wurde das Gemisch 30 Minuten gerührt, damit das Bindemittel genug Zeit zur vollständigen Hydratation hatte. Die resultierende Aufschlämmung wurde auf eine erwärmte rotierende Trommel aus rostfreiem Stahl gegossen, die auf einer Temperatur von 105°C gehalten wurde. Dann wurde die Aufschlämmung durch einen Schlitz von 0,75 mm Breite in die Trommel geleitet. Das getrocknete Bahnmaterial wurde in Form einer Bahn von der Walze genommen, über Nacht bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert und durch einen Reißwolf gedreht. Die resultierenden Stränge waren in der Größe ähnlich wie Tabakstränge. Dann wurden die Proben zu Cigaretten mit Papierhülse von 84 mm Länge mit 27 mm Celluloseacetatfilter und einer Spitze von 32 mm verarbeitet. Die Cigaretten wurden unter Standardrauchbedingungen in einer ISO-Maschine geraucht, wobei pro Minute ein 35 cm³ Zug von 2 Sekunden Dauer bis zu einer Stummellänge von 35 mm genommen wurde. Die Rauchemissionen wurden gravimetrisch unter Verwendung eines Cambridge-Filterkissens erhalten.
Beispiel 3
Um Formulierungen ohne Polysaccharid, mit im Vergleich zu den früheren Proben verringertem Polysaccharidgehalt und die Auswirkung von Umhüllungen auf das Brennstoffgemisch zu untersuchen, wurden die in Tabelle 5 aufgeführten Formulierungen hergestellt. 150 g Tabak wurden mit siedendem Wasser extrahiert, indem man 1,7 l kochendes Wasser zugab und das Gemisch über Nacht abkühlen ließ. 1 Liter des Extrakts wurde am folgenden Morgen genommen und dazu verwendet, das Gemisch zu hydratisieren (200 ml in jeder Mischung). Die Formulierungen und Rauchdaten sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Die Rauchdaten zeigen, wie der nasse Teer (Wasser mit teilchenförmiger Materie, nikotinfrei) mit diesen teilchenförmigen Formulierungen erheblich verringert wird. Wie einem Fachmann klar sein wird, können ähnliche Verringerungen und Abwandlungen in der Rauchabgabe mit ähnlichen Formulierungen erreicht werden.
Tabelle 1 Zusammensetzung des Tabakextrakt enthaltenden Füllstoffmaterials
Tabelle 2 Rauchdaten aus den Proben von Tabelle 1
Tabelle 3 Zusammensetzung des Tabakextrakt enthaltenden Füllstoffmaterials
Tabelle 4 Rauchdaten aus den Proben von Tabelle 3
Tabelle 5

Claims

Rauchbares Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel, umfassend Aerosol erzeugende Mittel, einen im Wesentlichen nicht brennbaren anorganischen Füllstoff, ein Bindemittel und einen Extrakt aus einem schmackhaften Brennstoffmaterial, wobei der rauchbare Füllstoff 2 bis 30% Aerosol erzeugende Mittel, 20 bis 80% anorganisches Füllstoffmaterial, 5 bis 25% pektinhaltiges Bindemittel, alle in Gewicht der trockenen Ausgangsmaterialien des rauchbaren Füllstoffs, und 0,1 bis 30% Extrakt in Gewicht des fertigen rauchbaren Füllstoffmaterials enthält und worin dann, wenn das Füllstoffmaterial zusätzlich eines oder mehrere Polysaccharidbiopolymere umfasst, die sich herkömmlich in Pflanzenmaterial finden, das Polysaccharidbiopolymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Stärken, Cellulosen, Ligninen oder mit diesen verwandten Verbindungen, und dann, wenn das Polysaccharid Cellulose ist, die Cellulose eine nicht vorbehandelte, oxidierte Cellulose oder ein Cellulosematerial ist.
Rauchbares Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel, umfassend Aerosol erzeugende Mittel, einen im Wesentlichen nicht brennbaren anorganischen Füllstoff, ein Bindemittel und einen Extrakt aus einem schmackhaften Brennstoffmaterial, wobei der rauchbare Füllstoff 2 bis 30% Aerosol erzeugende Mittel, 20 bis 80% anorganisches Füllstoffmaterial, weniger als 15% Bindemittel, wobei das Bindemittel ein anderes als ein cellulosisches, pektinhaltiges oder Stärke-Bindemittel ist, alle in Gewicht des trockenen Ausgangsmaterials des rauchbaren Füllstoffs, und 0,1% bis 30% eines Extrakts in Gewicht des fertigen rauchbaren Füllstoffmaterials enthält, worin das Füllstoffmaterial weiterhin zwei oder mehr Polysaccharidbiopolymere enthält, die sich herkömmlich in Pflanzenmaterial finden, wobei das Polysaccharidbiopolymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Cellulosen, Stärken, Pektinen und Ligninen und mit diesen verwandten Verbindungen, und wobei dann, wenn das Polysaccharidbiopolymer eine Cellulose ist, die Cellulose keine vorbehandelte, oxidierte Cellulose oder cellulosisches Material ist.
Rauchbares Füllstoffmaterial für einen Rauchartikel gemäß Anspruch 2, worin das anorganische Füllstoffmaterial in einer Menge im Bereich von 40 bis 80% in Gewicht des trockenen Ausgangsmaterials des rauchbaren Füllstoffes vorliegt.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Stärke ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Stärken wie Mais, Tapioca oder Kartoffel, modifizierter Stärke, dextranisierter Stärke oder vorgelatinisierter Stärke, worin die Cellulose ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus natürlicher Cellulose wie Papierfaser, modifizierten Cellulosen wie Carboxymethylcellulose und anorganischen Salzen derselben, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose oder Methylcellulose, Cellulosederivaten oder assoziierten Spezies wie Lignocellulose, Lignin oder Hemicellulose, und worin das Pektin abgeleitet ist von einem Pflanzen- oder Fruchtmaterial.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäße einem der vorstehenden Ansprüche, worin Kohlenstoff ein weiteres Material in dem rauchbaren Füllstoffmaterial darstellt.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß einem der Ansprüche 1–4, worin ein Expansionsmedium ein weiteres Material in dem rauchbaren Füllstoffmaterial darstellt.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß einem der Ansprüche 1–4, worin ein organisches Füllstoffmaterial ein weiteres Material in dem rauchbaren Füllstoffmaterial darstellt.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Biopolymer in einer Menge von 0 bis 70% in Gewicht des trockenen Materials des rauchbaren Füllstoffes vorliegt.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin das nicht brennbare anorganische Material ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kalk, Perlit, Vermiculit, Diatomeenerde, kolloidem Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumsulfat oder anderen, nicht brennbaren anorganischen Füllstoffmaterialien niedriger Dichte.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, worin das Bindemittel entweder ein organisches Bindemittel ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus alginischen Bindern, oder ein anorganisches Bindemittel ist wie Kaliumsilikat, Magnesiumoxid in Kombination mit Kaliumsilikat oder einigen Zementen und/oder Mischungen davon.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 3, worin das Aerosol erzeugende Mittel Aerosol erzeugende Mittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mehrwertigen Alkoholen, Propylenglykol, Triethylenglykol, Glycerin, Estern oder hochsiedenden Kohlenwasserstoffen.
Rauchbares Füllstoffmaterial gemäß Anspruch 6, worin das Expansionsmedium ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Stärke, Pullulan oder anderen Polysacchariden, eingeschlossen Cellulosederivaten, festen Schäumungsmitteln, anorganischen Salzen und organischen Säuren, die in situ gasförmige Mittel, organische gasförmige Mittel, anorganische gasförmige Mittel, und flüchtige flüssige Schäumungsmittel bereitstellen.
Rauchartikel, umfassend eine Hülse, die einen Stab des rauchbaren Füllstoffmaterials nach einem der vorstehenden Ansprüche umhüllt, wobei die Hülse eine Papierhülse oder eine im Wesentlichen nicht brennbare Hülse ist, umfassend ein im Wesentlichen nicht brennbares anorganisches Füllstoffmaterial, ein Bindemittel und/oder einen Weichmacher und wahlweise eine kleine Menge an Faser.
Rauchartikel gemäß Anspruch 13, worin das nicht brennbare anorganische Füllstoffmaterial der Hülse ein teilchenförmiges Material ist.