ES2206046B1 - Filtro catalitico para cigarrillos. - Google Patents

Abstract

Filtro catalítico para cigarrillos, compuesto de dos segmentos de papel de celulosa o fibra de acetato (1) y (3), separados por una cavidad intermedia (2) ocupada por un catalizador químico, en base a un lecho fijo de agente aglomerante filtrante (binder) y un complejo de oxidantes y reductores, de fórmula química Na,Ca,Al2Si7O18)7H20 K(Mg,Fe2+)(Al,Fe3+)(OH), obtenido a partir de productos mineralógicos naturales formados en rocas volcánicas. La naturaleza endotérmica, e hidrófila del catalizador, con una gran superficie porosa, favorece reacciones de oxidación-reducción de los compuestos orgánicos y toxinas del humo de inhalación del tabaco, en virtud de las cuales se forman especies químicas diferentes, dando como resultado un humo saliente con cero nicotina y cero alquitrán, y un sabor purificado para el fumador.

Description

Filtro catalítico para cigarrillos.

La presente invención se refiere a un filtro catalítico para cigarrillos, gracias al cual se logra reducir a cero los niveles de nicotina y alquitrán del humo que llega a la boca del fumador por la aspiración.

Este resultado es debido a que el filtro incorpora, en una cavidad de su parte central, un catalizador químico formado por un lecho fijo de agente aglomerante filtrante (binder) y un complejo de oxidantes y reductores, en base a óxidos de metales como elementos activos y diversos microelementos, que favorece reacciones de oxidación-reducción de las sustancias nocivas presentes en el humo del tabaco, las cuales se transforman en otras y quedan así retenidas.

El humo del tabaco de los cigarrillos es un aerosol de gotitas dispersas en un gas o vapor. A las elevadas temperaturas en que se desprende del extremo de ignición del cigarrillo, a unos 800 °C, la mayor parte de los compuestos orgánicos y toxinas están en fase gaseosa y vapor, por haber tenido lugar una reacción térmica de combustión, creándose además compuestos oxidados y otras sustancias químicas diversas que son inhaladas por el fumador. Se han identificado unos cuatro mil de todos estos compuestos y sustancias, que por sus efectos en los tejidos corporales pueden clasificarse en asfixiantes químicos, compuestos irritantes y compuestos cancerígenos.

De las sustancias tóxicas del humo del tabaco destacan en particular tres por su capacidad para producir patologías: la nicotina, el alquitrán y el monóxido de carbono. Estos elementos pasan fácilmente a los fluidos corporales y son absorbidos por los tejidos.

La nicotina es el principal activo del tabaco, responsable de producir la dependencia de los fumadores. Es un alcaloide incoloro sin oxígeno ni usos terapéuticos (muy al contrario, se emplea como insecticida), que se absorbe en un 90% en los pulmones cuando proviene de la combustión de los cigarrillos. Cada cigarrillo contiene hasta 3,5 gramos de nicotina. Es un estimulante que actúa en diversos puntos del organismo, acelerando el ritmo cardíaco, aumentando el riesgo de insuficiencia coronaria o produciendo liberación de adrenalina que actúa sobre los centros nerviosos que controlan la presión arterial, entre otras patologías. Su acción farmacológica incluye activación electro-cortical y relajamiento muscular, causando síntomas cardiovasculares y endocrinos que fuerzan la necesidad de su consumo.

El alquitrán de los cigarrillos es una mezcla de los productos químicos (hidrocarburos y carbono) que componen la fracción sólida del humo producido en la combustión. Es una sustancia negra viscosa que al ser inhalada con el humo se va depositando en los tejidos que revisten las zonas de la boca, garganta y pulmones en las que el humo entra en contacto. El alquitrán de los cigarrillos tiene la misma composición química que provoca el cáncer. En realidad, es el desencadenante de la mayor parte de las enfermedades que produce el tabaco.

El monóxido de carbono es un gas incoloro y muy tóxico que se desprende de la combustión del tabaco y del papel del cigarrillo. Al ser respirado por vía pulmonar desplaza al oxígeno de los hematíes y forma carboxihemoglobina, sustancia no apta para el transporte del oxígeno. El monóxido de carbono inhalado de forma masiva produce la muerte por anoxia cerebral y tisular. Altas tasas producen disminución en la entrada de oxígeno y menor fijación de éste a la hemoglobina, aumentando la arteriosclerosis, entre otras patologías. Trabajos recientes indican que el monóxido de carbono es el factor de mayor responsabilidad en la aparición de infartos, muerte súbita, enfermedades respiratorias crónicas y muertes en el feto.

Es evidente, por tanto, que uno de los problemas mundiales de salud pública vigente en la actualidad está provocado por el tabaco. Tanto es así, que todos los fabricantes de cigarrillos están obligados por parte de los distintos Gobiernos, a través de leyes muy estrictas, a reducir las toxinas del tabaco, causantes de muchas enfermedades y muertes en el mundo (del orden de cuatro millones de personas al año).

Según contactos directos con fabricantes europeos de filtros tradicionales para cigarrillos, a base de celulosa y de fibras de acetatos, en la actualidad sólo existe en el mercado un catalizador utilizado en los filtros. Se trata de un compuesto de carbón activo como absorbente, pero sus resultados no son muy satisfactorios por su rápida satu-
ración.

A fin, pues, de cubrir esta carencia y dar una solución prácticamente definitiva al problema de salud generado por el tabaco, se ha desarrollado un nuevo catalizador para filtros de cigarrillos que, por las transformaciones químicas que en él se produce, se reduce a cero el nivel de nicotina y alquitrán del humo que llega a la boca del fumador.

El filtro catalítico para cigarrillos de la presente invención está compuesto de dos segmentos de idéntica longitud hechos de papel de celulosa o fibra de acetato, uno en la parte de la boca y otro en la parte del tabaco, separados por una cavidad intermedia ocupada por el catalizador químico, el cual consiste en un lecho fijo de agente aglomerante filtrante (binder) de 0 a 0,100 mm de granolumetría, y de una dosis de 250 a 300 mg de un complejo de oxidantes y reductores, en base a óxidos de metales como elementos activos y diversos microelementos, que ocupa el 100% del volumen del lecho filtrante. En concreto, la fórmula química del catalizador es:

\[Na, Ca, (Al_{2}Sl_{7}0_{18}) 7H_{2}0 K
(Mg, Fe^{2+}) (Al, Fe^{3+})  (OH)\eqnum{(I)}\]

Y su composición, esta:

a)

Óxidos metálicos: 65,3% de óxido de silicio (SiO_{2}), 15,1% de óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), 4,1% de oxido de potasio (K_{2}0), 3,1% de óxido de sodio (Na_{2}O), 2,7% de óxido férrico (Fe_{2}O_{3}), 2,7% de óxido cálcico (CaO), 1,9% de óxido ferroso (FeO), 1,5% de óxido de magnesio (MgO), 0,9% de óxido manganoso (MnO), 0,42% de agua (H_{2}0), 0,4% de óxido de titanio (TiO_{2}) y 0,12% de óxido de fósforo (P_{2}O_{5}).

b)

Microelementos (ppm): Vanadio (V), galio (Ga), escandio (Sc), estroncio (Sr), litio (Li), cinc (Zn), cobre (Cu), cromo (Cr), molibdeno (Mo), níquel (Ni), niobio (Nb), cobalto (Co), volframio (W), bario (Ba), berilio (Be), estaño (Sn), cesio (Ce), zirconio (Zr).

c)

Microelementos de tierras raras (ppm): Cerio (Ce), lantano (La), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), itrio (Y), europio (Eu), lutecio (Lu), yterbio (Yb) cadmio (Cd), holmio (Ho), terbio (Tb), disprosio (Dy), radio (Ra), samario (Sm), germanio (Ge) y erbio (Er).

Todos estos componentes del catalizador químico objeto de invención están presentes en cada partícula del mismo. Todos son de origen natural y fisiológicamente aceptables, dada la inocuidad del compuesto.

El catalizador de fórmula I y de composición arriba indicada es endotérmico e hidrófilo, y con una gran superficie porosa, de modo que al entrar en contacto el lecho filtrante con la corriente ascendente de los humos de inhalación del tabaco de los cigarrillos, se crea una precipitación, condensación y deshidratación sobre la superficie del lecho por absorción, favoreciéndose una reacción química de oxidación-reducción entre los compuestos orgánicos y toxinas del humo, y el complejo de oxidantes y reductores de fórmula I, en virtud de la cual se forman especies químicas diferentes de las primeras, dando como resultado un humo saliente con cero nicotina y cero alquitrán, y con un sabor purificado para el fumador.

El filtro catalítico para cigarrillos desarrollado está concebido para formar parte integrante del propio cuerpo del cigarrillo, en el extremo por el que se chupa o fuma. Sin embargo, también puede ser utilizado como parte integrante de las boquillas para fumadores, en la parte ancha de la embocadura por la que se acoplan a los cigarrillos y cigarros en general.

En los dibujos que se acompañan a la presente memoria para la mejor comprensión del invento, la figura 1 es una vista en perspectiva del filtro desarrollado, con un corte longitudinal que deja al descubierto la cavidad intermedia ocupada por el catalizador químico, mientras que la figura 2 muestra en esquema los tres segmentos del filtro y la dirección de flujo del humo producido durante la aspiración del fumador.

El complejo de oxidantes y reductores que ocupa el 100% del volumen del lecho filtrante (2) del catalizador químico, de fórmula I, se ha obtenido a partir de productos mineralógicos naturales formados en rocas volcánicas que contienen una serie de radicales libres muy activos, así como propiedades endotérmicas e hidrófilas. Estos productos presentan aluminio y silicatos hidratados altamente cristalinos y químicamente estables, cuya estructura es muy porosa, pudiendo incorporar átomos de todos los metales en proporciones cambiantes.

Siendo el catalizador de invención endotérmico e hidrófilo, y con una gran superficie porosa, al entrar en contacto el lecho filtrante (2) con la corriente ascendente de los humos de inhalación del cigarrillo, desde el tabaco, después de atravesar el primer segmento de papel o fibra (3), se crea una precipitación, condensación y deshidratación sobre la superficie del lecho filtrante por absorción, favoreciéndose una reacción química de oxidación-reducción entre los compuestos orgánicos y toxinas del humo de inhalación y el complejo de oxidantes y reductores de fórmula I, en virtud de la cual se absorben gases y vapores, se atrapan compuestos y se tamizan moléculas, formándose especies químicas diferentes de las primeras, dando como resultado un humo que, después de atravesar el segmento final de fibra o papel (1), sale del filtro hacia la boca del fumador con cero nicotina y cero alquitrán, y con un sabor puri-
ficado.

El lecho filtrante que ocupa la cavidad central (2) del filtro de invención, y que es la esencia de la misma, actúa como un catalizador de reacciones de oxidación-reducción de los compuestos orgánicos y toxinas contenidos en el humo del tabaco, entre ellos la nicotina y el alquitrán, y como en todo este tipo de reacciones redox, donde hay una transferencia de electrones, oxidándose unos elementos y reduciéndose otros, tales compuestos nocivos del humo se transforman en otros distintos, quedando atrapados en forma de partículas en el lecho filtrante, dando lugar a un humo saliente con cero nicotina y cero alquitrán.

Pendiente de resultados de análisis químico cualitativo y cuantitativo del humo de inhalación de cigarrillos que demuestre dicho sorprendente resultado, que no lo es tanto si considera que en el filtro desarrollado no sólo tiene lugar una operación física de filtrado del humo, a través de los segmentos (1) y (3) de material usual, sino fundamentalmente un proceso químico de oxidación-reducción de las sustancias nocivas en el lecho filtrante del catalizador (2), que se transforman en otras y quedan así retenidas, se ha realizado una experiencia, tan sencilla como concluyente del resultado obtenido, que a continuación se describe.

De acuerdo con el procedimiento de la norma FTC, se fumaron diez cigarrillos a través de una máquina de fumar automática. Cinco de estos cigarrillos tenían un filtro convencional, y los otros cinco tenían un filtro tratado con el catalizador de invención. A cada cigarrillo se le asignó una boquilla recogedora de humos idéntica.

Cuando se fumaron los diez cigarrillos, se retiraron las correspondientes boquillas. A simple vista ya se comprobó la eficacia del nuevo catalizador, pues mientras que las boquillas acopladas a los cigarrillos con el filtro convencional aparecían ennegrecidas, las acopladas a los cigarrillos con el filtro tratado parecían sin estrenar. Después se retiraron los filtros y se procedió a su pesado; la diferencia en mgr. entre los filtros tratados con el catalizador y los no tratados, así como entre los primeros antes y después de la prueba, fue de retención total en nicotina y alquitrán.

Serán independientes del objeto de la presente invención los productos empleados en la elaboración de los segmentos (1) y (3) que quedan separados por la cavidad (2) que ocupa el catalizador, la forma y dimensiones de los mismos, y todos los detalles accesorios que puedan presentarse, siempre y cuando no afecten a su esencialidad.

Claims (5)

1. Filtro catalítico para cigarrillos, compuesto de dos segmentos de idéntica longitud hechos de papel de celulosa o fibra de acetato, uno en la parte de la boca (1) y otro en la parte del tabaco (3), caracterizado esencialmente porque la cavidad intermedia (2) entre dichos segmentos está ocupada por un catalizador químico, formado por un lecho fijo de agente aglomerante filtrante (binder) de 0 a 0,100 mm de granolumetría, y de una dosis de 250 a 300 mg de un complejo de oxidantes y reductores que ocupa el 100% del volumen del lecho, de fórmula química I: Na,Ca,(Al_{2}Sl_{7}O_{18}) 7H_{2}O K(Mg,Fe^{2+}) (Al,Fe^{3+}) (OH), con la siguiente composición: a) Óxidos metálicos: 65,3% de óxido de silicio (SiO_{2}), 15,1% de óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), 4,1% de oxido de potasio (K_{2}O), 3,1% de oxido de sodio (Na_{2}O), 2,7% de óxido férrico (Fe_{2}O_{3}), 2,7% de óxido de calcio (CaO), 1,9% de óxido ferroso (FeO), 1,5% de óxido de magnesio (MgO), 0,9% de óxido manganoso (MnO), 0,42% de agua (H_{2}0), 0,4% de óxido de titanio (TiO_{2}) y 0,12% de óxido de fósforo (P_{2}0_{5}); b) Microelementos (ppm): Vanadio (V), galio (Ga), escandio (Sc), estroncio (Sr), litio (Li), cinc (Zn), cobre (Cu), cromo (Cr), molibdeno (Mo), níquel (Ni), niobio (Nb), cobalto (Co), volframio (W), bario (Ba), berilio (Be), estaño (Sn), cesio (Ce), zirconio (Zr); c) Microelementos de tierras raras (ppm): Cerio (Ce), lantano (La), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), itrio (Y), europio (Eu), lutecio (Lu), yterbio (Yb) cadmio (Cd), holmio (Ho), terbio (Tb), disprosio (Dy), radio (Ra), samario (Sm), germanio (Ge) y erbio (Er).

2. Filtro catalítico para cigarrillos, según primera reivindicación, caracterizado porque el carácter endotérmico e hidrófilo del catalizador químico, con una gran superficie porosa, combinado con el poder oxidante-reductor del complejo de fórmula I, producen reacciones térmicas y de oxidación- reducción que transforman los compuestos orgánicos y toxinas del humo de inhalación del tabaco en especies químicas diferentes, dando como resultado cero nicotina y cero alquitrán.

3. Uso del filtro catalítico para cigarrillos, según reivindicaciones 1 y 2, formando parte integrante del propio cigarrillo, en el extremo de aspiración.

4. Uso del filtro catalítico para cigarrillos, según reivindicaciones 1 y 2, como parte integrante de cualquier tipo de boquilla para fumadores acoplable a los cigarrillos y cigarros en general por el extremo de aspiración.

5. Uso del filtro catalítico para cigarrillos, según reivindicaciones 1 y 2, como componente de sistemas o productos que actúen como filtros para cigarrillos según reivindicaciones 3 y 4.