ES2328119T3 - Nanoparticulas de oxidante/catalizador para reducir el monoxido de carbono en el humo de la corriente principal de un cigarrillo. - Google Patents
Nanoparticulas de oxidante/catalizador para reducir el monoxido de carbono en el humo de la corriente principal de un cigarrillo. Download PDFInfo
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Abstract
Una composición de carga a base de tabaco cortado que comprende tabaco y al menos un aditivo capaz de actuar como un oxidante para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, en el que el aditivo está en forma de nanopartículas y comprende un óxido metálico.
Description
Nanopartículas de oxidante/catalizador para
reducir el monóxido de carbono en el humo de la corriente principal
de un cigarrillo.
La invención se refiere, de forma general, a
métodos para reducir la cantidad de monóxido de carbono en el humo
de la corriente principal de un cigarrillo al fumar. Más
específicamente, la invención se refiere a composiciones de carga a
base de tabaco cortado, cigarrillos, métodos de elaboración de
cigarrillos y métodos para fumar cigarrillos, que implican el uso
de aditivos en forma de nanopartículas, capaces de actuar como un
oxidante para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono y/o como un catalizador para la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono.
Se han propuesto diversos métodos para reducir
la cantidad de monóxido de carbono en el humo de la corriente
principal de un cigarrillo al fumar. Por ejemplo, la Patente
británica Nº 863.287 describe métodos para tratar el tabaco antes
de la elaboración de los artículos de tabaco, de forma que los
productos de la combustión incompleta se retiren o se modifiquen al
fumar los artículos de tabaco. Se dice que esto se va a llevar a
cabo añadiendo al tabaco un óxido de calcio o un precursor del óxido
de calcio. Se menciona también el óxido de hierro como un aditivo
del tabaco.
Se han propuesto cigarrillos que comprenden
absorbentes, generalmente en una boquilla de filtro, para absorber
físicamente algo del monóxido de carbono, pero estos métodos no son
completamente eficaces. En la Patente de EE.UU. reeditada, Nº RE
31.700, se describe un filtro de cigarrillo para separar
subproductos no deseados formados al fumar, donde el filtro del
cigarrillo comprende algas verdes secas y activas, opcionalmente con
un adsorbente inorgánico poroso, como por ejemplo el óxido de
hierro. En la Patente británica Nº 973.854 se describen otros
materiales filtrantes y filtros para separar subproductos gaseosos
no deseados, tales como el cianuro de hidrógeno y el sulfuro de
hidrógeno. Estos filtros y materiales filtrantes contienen gránulos
absorbentes de un material absorbente de los gases, impregnado con
óxidos tanto de hierro como de cinc, finamente divididos. En otro
ejemplo, en la Patente de EE.UU. Nº 4.193.412, se describe un
aditivo para fumar productos del tabaco, y sus elementos
filtrantes, que comprende una mezcla íntima de al menos dos óxidos
metálicos u oxihidratos metálicos muy dispersos. Se dice que un
aditivo semejante tiene una capacidad de absorción de las
sustancias tóxicas del humo del tabaco sinérgicamente aumentada. La
Patente británica Nº 685.822 describe un agente filtrante que se
dice que oxida el monóxido de carbono del humo del tabaco a ácido
carbónico gaseoso. Este agente filtrante contiene, por ejemplo,
dióxido de manganeso y óxido cúprico, y cal desmenuzada. Se dice
que la adición de óxido férrico en pequeñas cantidades mejora la
eficacia del
producto.
producto.
Se ha descrito la adición al filtro de una
sustancia oxidante que reacciona, o de un catalizador, como una
estrategia para reducir la concentración de monóxido de carbono que
llega al fumador. Los inconvenientes de semejante aproximación, que
usa un catalizador convencional, incluye las grandes cantidades de
oxidante que, con frecuencia, se necesita que sean incorporadas al
filtro para conseguir una reducción considerable del monóxido de
carbono. Además, si se tiene en cuenta la ineficacia de la reacción
heterogénea, la cantidad del oxidante requerido será incluso más
grande. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 4.317.460 describe
catalizadores soportados para usar en filtros de productos para
fumar para la oxidación a baja temperatura del monóxido de carbono
a dióxido de carbono. Semejantes catalizadores incluyen mezclas
estaño o de compuestos de estaño, por ejemplo, con otros materiales
catalíticos, sobre un soporte microporoso. En la Patente suiza
609.217 se describe otro filtro para artículos para fumar, donde el
filtro contiene un pigmento de tetrapirrol que contiene un hierro
en forma de complejo (por ejemplo, hemoglobina o clorocruoína), y
opcionalmente un metal o una sal u óxido de un metal, capaz de
fijar el monóxido de carbono o convertirlo en dióxido de carbono. En
otro ejemplo, la Patente británica Nº 1.104.993 se refiere a un
filtro del humo del tabaco hecho de gránulos absorbentes y resina
termoplástica. Aunque el carbono activado es el material preferido
para los gránulos absorbentes, de dice que los óxidos metálicos,
tales como el óxido de hierro, se pueden usar en vez de, o además
de, el carbono activado. Sin embargo, tales catalizadores tienen
inconvenientes porque, bajo condiciones normales para fumar, los
catalizadores se desactivan rápidamente, por ejemplo, mediante
diversos subproductos formados al fumar y/o mediante el calor.
Además, como resultado de esta actividad catalítica localizada,
estos filtros, con frecuencia, se calientan al fumar hasta
temperaturas inaceptables.
Los catalizadores para la conversión de monóxido
de carbono en dióxido de carbono están descritos, por ejemplo, en
las Patentes de EE.UU. números 4.956.330 y 5.258.330. Una
composición catalizadora para la reacción de oxidación del monóxido
de carbono y el oxígeno para formar dióxido de carbono está
descrita, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. Nº 4.956.330.
Además, la Patente de EE.UU. Nº 5.050.621 describe un artículo para
fumar que tiene una unidad catalítica que contiene un material para
la oxidación del monóxido de carbono a dióxido de carbono. El
material catalizador puede ser óxido de cobre y/o dióxido de
manganeso. El método de elaboración del catalizador está descrito
en la Patente británica Nº 1.315.374. Finalmente, la Patente de
EE.UU. Nº 5.258.340 describe un catalizador de óxido de metal de
transición mixto para la oxidación del monóxido de carbono a
dióxido de carbono. Se dice que este catalizador va a ser útil para
su incorporación en artículos para fumar.
\newpage
También se han incorporado a los cigarrillos,
con diversos fines, óxidos metálicos tales como el óxido de hierro.
Por ejemplo, en el documento WO 87/061104, se describe la adición de
pequeñas cantidades de óxido de cinc o de óxido férrico al tabaco,
con el fin de reducir o eliminar la producción de ciertos
subproductos no deseados, tales como compuestos de
nitrógeno-carbono, así como para quitar el "sabor
posterior" a rancio, asociado a los cigarrillos. El óxido de
hierro se proporciona en forma de partículas, de forma que bajo
condiciones de combustión, el óxido férrico, o el óxido de cinc,
presente en mínimas cantidades en forma de partículas se reduce a
hierro. Se reivindica que el hierro disocia el vapor de agua en
hidrógeno y oxígeno, y origina la combustión preferente del
nitrógeno con el hidrógeno, en vez de con el oxígeno y el carbono,
formando preferentemente por ello, amoníaco en vez de los no
deseados compuestos de nitrógeno-carbono.
En otro ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº
3.807.416 describe un material para fumar que comprende tabaco
reconstituido y polvo de óxido de cinc. Además, la Patente de
EE.UU. Nº 3.720.214 se refiere a una composición de un artículo
para fumar que comprende tabaco y un agente catalizador que consiste
esencialmente en óxido de cinc finamente dividido. Se describe esta
composición como causante de una disminución en la cantidad de
compuestos aromáticos policíclicos al fumar. Otra aproximación para
reducir la concentración de monóxido de carbono está descrita en el
documento WO 00/40104, que describe la combinación de tabaco con
loes y, opcionalmente, con compuestos de óxido de hierro como
aditivos. Los compuestos de óxido de los componentes del loes, así
como los aditivos de óxido de hierro se dice que reducen la
concentración de monóxido de carbono.
Además, también se ha propuesto al óxido de
hierro para su incorporación en artículos de tabaco, para una
diversidad de otros fines. Por ejemplo, se ha descrito el óxido de
hierro como una carga inorgánica en forma de partículas (por
ejemplo, las Patentes de EE.UU. números 4.197.861; 4.195.645; y
3.931.824), como un agente colorante (por ejemplo, Patente de
EE.UU. Nº 4.119.104) y en forma de polvo como un regulador de la
combustión (por ejemplo, Patente de EE.UU. Nº 4.109.663). Además,
varias patentes describen el tratamiento de materiales de carga con
óxido de hierro pulverizado para mejorar el sabor, color y/o el
aspecto (por ejemplo, Patentes de EE.UU. números 6.95.152;
5.598.868; 5.129.408; 5.105.836 y 5.101.839). Sin embargo, los
anteriores intentos para elaborar cigarrillos incorporando óxidos
metálicos, tales como FeO y Fe_{2}O_{3}, no han conducido a la
reducción eficaz del monóxido de carbono en el humo de la corriente
principal.
A pesar de los desarrollos hasta la fecha,
persiste la necesidad de métodos y composiciones mejoradas y más
eficaces para reducir la cantidad de monóxido de carbono en el humo
de la corriente principal de un cigarrillo al fumar.
Preferiblemente, estos métodos y composiciones no implicarán etapas
de elaboración y/o tratamiento caras o que necesiten tiempo. Más
preferiblemente, será posible catalizar u oxidar el monóxido de
carbono no sólo en la región del filtro del cigarrillo, sino
también a lo largo de toda la longitud del cigarrillo al
fumarlo.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención proporciona composiciones de carga
a base de tabaco cortado, cigarrillos, métodos para elaborar
cigarrillos y métodos para fumar cigarrillos que implican el uso de
aditivos en forma de nanopartículas, capaces de actuar como un
oxidante para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono y/o como un catalizador para la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono.
Una realización de la invención se refiere a una
composición de carga a base de tabaco cortado que comprende tabaco
y al menos un aditivo capaz de actuar como un oxidante para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un
catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono, donde el aditivo está en forma de nanopartículas.
Otra realización de la invención se refiere a un
cigarrillo que comprende una barrita de tabaco, en el que la
barrita de tabaco comprende una carga a base de tabaco cortado que
tiene al menos un aditivo capaz de actuar como un oxidante para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un
catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono, en el que el aditivo está en forma de nanopartículas.
Una realización más de la invención se refiere a
un método de elaboración de un cigarrillo, que comprende (i) añadir
un aditivo a una carga a base de tabaco cortado, en el que el
aditivo es capaz de actuar como un oxidante para la conversión de
monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un catalizador
para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, en
el que el aditivo está en forma de nanopartículas; (ii) proporcionar
la carga a base de tabaco cortado que comprende el aditivo a una
máquina de elaborar cigarrillos para formar una barrita de tabaco;
y (iii) poner una envoltura de papel alrededor de la barrita de
tabaco para formar el cigarrillo.
Otra realización más de la invención se refiere
a un método para fumar el cigarrillo anteriormente descrito, que
implica encender el cigarrillo para formar humo e inhalar el humo,
en el que al fumar el cigarrillo, el aditivo actúa como un oxidante
para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o
como un catalizador para la conversión de monóxido de carbono en
dióxido de carbono.
En una realización preferida de la invención, el
aditivo es capaz de actuar tanto como un oxidante para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, y como un
catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono. El aditivo es, preferiblemente, un óxido metálico, tal como
Fe_{2}O_{3}, CuO, TiO_{2}, CeO_{2}, Ce_{2}O_{3}, o
Al_{2}O_{3}, o un óxido metálico dopado, tal como Y_{2}O_{3}
dopado con circonio, o Mn_{2}O_{3} dopado con paladio. También
se pueden usar mezclas de aditivos. Preferiblemente, el aditivo
está presente en una cantidad eficaz para convertir al menos el 50%
del monóxido de carbono en dióxido de carbono. El aditivo tiene un
tamaño medio de partícula preferiblemente inferior a aproximadamente
500 nm, más preferiblemente inferior a aproximadamente 100 nm,
incluso más preferiblemente inferior a aproximadamente 50 nm, y muy
preferiblemente inferior a aproximadamente 5 nm. Preferiblemente, el
aditivo tiene una superficie específica de aproximadamente 20
m^{2}/g a aproximadamente 400 m^{2}/g, o más preferiblemente de
aproximadamente 200 m^{2}/g a aproximadamente 300 m^{2}/g.
Los cigarrillos producidos según la invención,
preferiblemente, tienen aproximadamente 5 mg de aditivo en forma de
nanopartículas por cigarrillo a aproximadamente 100 mg de aditivo
por cigarrillo, y más preferiblemente de aproximadamente 40 mg de
aditivo por cigarrillo a aproximadamente 50 mg de aditivo por
cigarrillo.
\vskip1.000000\baselineskip
Lo anterior y otros objetos y ventajas de esta
invención serán evidentes tras la consideración de la siguiente
descripción detallada, tomada junto con los dibujos que la
acompañan, en los que:
La Fig. 1 representa la dependencia de la
temperatura en la energía libre de Gibbs y en la entalpía para la
reacción de oxidación del monóxido de carbono a dióxido de
carbono.
La Fig. 2 representa la dependencia de la
temperatura en el porcentaje de conversión de dióxido carbono en
monóxido de carbono, mediante el carbono, para formar monóxido de
carbono.
La Fig. 3 representa una comparación entre la
actividad catalítica de las nanopartículas de Fe_{2}O_{3}
(NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) de MACH I, Inc., King of
Prusia, PA) que tienen un tamaño medio de partícula de
aproximadamente 3 nm, frente al polvo de Fe_{2}O_{3} (de Aldrich
Chemical Company) que tiene un tamaño medio de partícula de
aproximadamente 5 \mum.
Las Figs. 4A y 4B representan la región de
pirolisis (donde las nanopartículas de Fe_{2}O_{3} actúan como
un catalizador) y la zona de combustión (donde las partículas de
Fe_{2}O_{3} actúan como un oxidante) en un cigarrillo.
La Fig. 5 representa un dibujo esquemático de un
reactor de cuarzo de tubo de flujo.
La Fig. 6 ilustra la dependencia de la
temperatura sobre la producción del monóxido de carbono, dióxido de
carbono y oxígeno, cuando se usan nanopartículas de Fe_{2}O_{3}
como catalizador para la oxidación del monóxido de carbono con
oxígeno para producir dióxido de carbono.
La Fig. 7 ilustra la producción relativa de
monóxido de carbono, dióxido de carbono y oxígeno, cuando se usan
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como oxidante para la reacción de
Fe_{2}O_{3} con monóxido de carbono para producir dióxido de
carbono y FeO.
Las Figs. 8A y 8B ilustran los órdenes de
reacción del monóxido de carbono y del dióxido de carbono con
Fe_{2}O_{3} como catalizador.
La Fig. 9 representa la medida de la energía de
activación y el factor pre-exponencial para la
reacción del monóxido de carbono con oxígeno para producir dióxido
de carbono, usando nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como
catalizador de la reacción.
La Fig. 10 representa la dependencia de la
temperatura en la tasa de conversión del monóxido de carbono, para
caudales de 300 ml/minuto y 900 ml/minuto, respectivamente.
La Fig. 11 representa los estudios de
contaminación y desactivación del agua, en la que la curva 1
representa la condición para un 3% de H_{2}O y la curva 2
representa la condición de sin H_{2}O.
La Fig. 12 representa la dependencia de la
temperatura en las tasas de conversión, con las nanopartículas de
CuO y de Fe_{2}O_{3} como catalizador, en la oxidación del
monóxido de carbono con oxígeno para producir dióxido de
carbono.
La Fig. 13 representa un reactor de tubo de
flujo para simular un cigarrillo al evaluar diferentes catalizadores
en forma de nanopartículas.
La Fig. 14 representa las cantidades relativas
de la producción de monóxido de carbono y de dióxido de carbono sin
un catalizador presente.
La Fig. 15 representa las cantidades relativas
de la producción de monóxido de carbono y de dióxido de carbono con
un catalizador presente.
La invención proporciona composiciones de carga
a base de tabaco cortado, cigarrillos, métodos para elaborar
cigarrillos y métodos para fumar cigarrillos que implican el uso de
aditivos en forma de nanopartículas capaces de actuar como un
oxidante en la conversión del monóxido de carbono en dióxido de
carbono y/o como un catalizador en la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono. Mediante la invención, se puede
reducir la cantidad de monóxido de carbono en el humo de la
corriente principal, reduciendo por ello también la cantidad de
monóxido de carbono que llega al fumador y/o emitiéndolo como humo
secundario.
La expresión humo de la "corriente
principal" se refiere a la mezcla de gases que pasa por la
barrita de tabaco y que se emite a través del extremo del filtro,
es decir la cantidad de humo que se emite o que extrae del extremo
de la boca de un cigarrillo al fumar el cigarrillo. El humo de la
corriente principal contiene humo que se extrae a través tanto de
la región encendida como a través de la envoltura de papel del
cigarrillo.
La cantidad total de monóxido de carbono formado
al fumar, procede de una combinación de tres fuentes principales:
la descomposición térmica (aproximadamente el 30%), la combustión
(aproximadamente el 36%) y la reducción del dióxido de carbono con
el tabaco carbonizado (al menos el 23%). La formación de monóxido de
carbono a partir de la descomposición térmica se inicia a una
temperatura de aproximadamente 180ºC, y finaliza alrededor de los
1050ºC, y está muy controlada por las cinéticas químicas. La
formación de monóxido de carbono y de dióxido de carbono durante la
combustión está muy controlada por la difusión del oxígeno hacia la
superficie (k_{a}) y la reacción en la superficie (k_{b}). A
250ºC, K_{a} y k_{b}, son aproximadamente iguales. A 400ºC, la
reacción llega a estar controlada por la difusión. Finalmente, la
reducción del dióxido de carbono con el tabaco carbonizado o con el
carbón tiene lugar alrededor de 390ºC y por encima de ella. Además
de los componentes del tabaco, la temperatura y la concentración de
oxígeno son dos factores muy significativos que afectan a la
formación y reacción del monóxido de carbono y del dióxido de
carbono.
Aunque no se desea estar obligado por la teoría,
se cree que los aditivos en forma de nanopartículas pueden tener
como objetivo las diversas reacciones que tienen lugar en diferentes
regiones del cigarrillo al fumar. Al fumar hay tres regiones
distintas en el cigarrillo: la zona de combustión, la zona de
pirolisis/destilación, y la zona de condensación/filtración. En
primer lugar, la "región de combustión" es la zona en la que se
quema el cigarrillo producida al fumar el cigarrillo, normalmente
en el extremo encendido del cigarrillo. La temperatura de la zona
de combustión varía desde aproximadamente 700ºC a aproximadamente
950ºC, y la velocidad de calentamiento puede elevarse hasta los
500ºC/segundo. En esta región, la concentración de oxígeno es baja,
ya que se está consumiendo en la combustión del tabaco para
producir monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de agua y
diversos compuestos orgánicos. Esta reacción es muy exotérmica y el
calor generado en este caso es transportado por el gas a la zona de
pirolisis/destilación. La baja concentración de oxígeno junto con la
alta temperatura conduce a la reducción del dióxido de carbono a
monóxido de carbono mediante el tabaco carbonizado. En esta región,
el aditivo en forma de nanopartículas actúa como un oxidante para
convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono. Como
oxidante, el aditivo en forma de nanopartículas oxida el monóxido de
carbono en ausencia de oxígeno. La reacción de oxidación comienza
alrededor de 150ºC, y alcanza la actividad máxima a temperaturas
superiores a aproximadamente
460ºC.
460ºC.
La "región de pirolisis" es la región
detrás de la región de combustión, donde la temperatura varía desde
aproximadamente 200ºC a aproximadamente 600ºC. Es decir, donde se
produce la mayoría del monóxido de carbono. La principal reacción
en esta región es la pirolisis (es decir, la degradación térmica)
del tabaco que produce monóxido de carbono, dióxido de carbono,
componentes del humo y carbón, que usan el calor generado en la zona
de combustión. Hay presente en esta zona algo de oxígeno, y por eso
el aditivo en forma de nanopartículas puede actuar como un
catalizador para la oxidación del monóxido de carbono a dióxido de
carbono. Como catalizador, el aditivo en forma de nanopartículas
cataliza la oxidación del monóxido de carbono por el oxígeno para
producir dióxido de carbono. La reacción catalítica comienza a
150ºC y alcanza su actividad máxima alrededor de 300ºC. El aditivo
en forma de nanopartículas, preferiblemente, retiene su capacidad
oxidante después de haber sido usado como catalizador, de forma que
también puede funcionar como un oxidante en la región de
combustión.
En tercer lugar, está la zona de
condensación/filtración, donde la temperatura varía desde la
temperatura ambiente hasta aproximadamente 150ºC. El principal
proceso es la condensación/filtración de los componentes del humo.
Alguna cantidad de monóxido de carbono y de dióxido de carbono se
difunde fuera del cigarrillo y algo de oxígeno se difunde hacia
dentro del cigarrillo. Sin embargo, en general, el nivel de oxígeno
no se recupera hasta el nivel atmosférico.
Como se mencionó anteriormente, los aditivos en
forma de nanopartículas pueden funcionar como un oxidante y/o como
un catalizador, dependiendo de las condiciones de reacción. En una
realización preferida de la invención, el aditivo es capaz de
actuar tanto como un oxidante para la conversión del monóxido de
carbono en dióxido de carbono y como un catalizador para la
conversión del monóxido de carbono en dióxido de carbono. En una
realización semejante, el catalizador proporcionará el efecto más
grande. También es posible usar combinaciones de aditivos para
obtener este efecto.
Por "nanopartículas" se entiende que las
partículas tienen un tamaño medio de partícula inferior al
micrómetro. El aditivo preferiblemente tiene un tamaño medio de
partícula inferior a aproximadamente 500 nm, más preferiblemente
inferior a aproximadamente 100 nm, incluso más preferiblemente
inferior a aproximadamente 50 nm, y muy preferiblemente inferior a
aproximadamente 5 nm. Preferiblemente, el aditivo tiene una
superficie específica de aproximadamente 20 m^{2}/g a
aproximadamente 400 m^{2}/g, o más preferiblemente de
aproximadamente 200 m^{2}/g a aproximadamente 300 m^{2}/g.
Las nanopartículas se pueden hacer usando
cualquier técnica adecuada, o las nanopartículas se pueden adquirir
de proveedores comerciales. Por ejemplo, MACH I, Inc., King of
Prusia, PA, vende nanopartículas de Fe_{2}O_{3} con los nombres
comerciales NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) y NANOCAT® Magnetic
Iron Oxide. El NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) es óxido
férrico amorfo, en forma de un polvo suelto, con un tamaño de
partícula de aproximadamente 3 nm, una superficie específica de
aproximadamente 250 m^{2}/g, y una densidad aparente de
aproximadamente 0,05 g/ml. El NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO)
se sintetiza mediante un procedimiento en fase vapor, que lo
produce exento de las impurezas que puedan estar presentes, en los
catalizadores convencionales, y es adecuado para usarlo en
alimentación, fármacos y productos cosméticos. El NANOCAT® Magnetic
Iron Oxide es un polvo suelto con un tamaño de partícula de
aproximadamente 25 nm y una superficie específica de aproximadamente
40 m^{2}/g.
Preferiblemente, la selección de un catalizador
apropiado en forma de nanopartículas y/o de un oxidante, tendrá en
cuenta estos factores como la estabilidad y la conservación de la
actividad durante las condiciones de almacenamiento, el bajo coste
y la abundancia de suministro. Preferiblemente, el aditivo en forma
de nanopartículas será un material propicio. Además, se prefiere
que las nanopartículas no reaccionen o formen subproductos no
deseados al
fumar.
fumar.
Al seleccionar un aditivo en forma de
nanopartículas, se pueden tener en cuenta diversas consideraciones
termodinámicas para asegurar que la oxidación y/o la catálisis
tengan lugar de forma eficaz, como será evidente para un experto.
Por ejemplo, la Fig. 1 muestra un análisis termodinámico de la
dependencia de la temperatura en la Energía libre de Gibbs (curva
A), y en la Entalpía (curva B), para la oxidación del monóxido de
carbono a dióxido de carbono. La Fig. 2 muestra la dependencia de
la temperatura en el porcentaje de conversión de dióxido de carbono
con carbono para formar monóxido de carbono.
En una realización preferida, se usan
nanopartículas de óxido metálico. Se puede usar cualquier óxido
metálico adecuado en forma de nanopartículas. Opcionalmente, se
puede usar también uno o más óxidos metálicos como mezclas o en
combinación, donde los óxidos metálicos pueden ser entidades
químicas diferentes o diferentes formas del mismo óxido
metálico.
Los aditivos preferidos en forma de
nanoparticulas incluyen óxidos metálicos, tales como
Fe_{2}O_{3}, CuO, TiO_{2}, CeO_{2}, Ce_{2}O_{3}, o
Al_{2}O_{3}, u óxidos metálicos dopados, tal como Y_{2}O_{3}
dopado con circonio, o Mn_{2}O_{3} dopado con paladio. También
se pueden usar mezclas de aditivos. En particular, se prefiere
Fe_{2}O_{3} porque no se conoce que produzca ningún subproducto
no deseado, y simplemente se reducirá a FeO o a Fe después de la
reacción. Además, cuando se usa Fe_{2}O_{3} como aditivo, no se
convertirá en un material medioambientalmente peligroso. Además, se
puede evitar el uso de un metal precioso, ya que las nanopartículas
de Fe_{2}O_{3} son económicas y se pueden conseguir fácilmente.
En particular, se prefiere los aditivos NANOCAT® Superfine Iron
Oxide (SFIO) y NANOCAT® Magnetic Iron Oxide, anteriormente
descritos.
La Fig. 3 muestra una comparación entre la
actividad catalítica de las nanopartículas de Fe_{2}O_{3}
(NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO), de MACH I, Inc., King of
Prusia, PA) que tienen un tamaño medio de partícula de
aproximadamente 3 nm (curva A), frente al polvo de Fe_{2}O_{3}
(de Aldrich Chemical Company) que tiene un tamaño medio de
partícula de aproximadamente 5 \mum (curva B). En cada ensayo, se
cargaron 50 mg de Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo
de flujo. Se proporcionó oxígeno a una concentración de
aproximadamente el 20,6% y se proporcionó monóxido de carbono a una
concentración de aproximadamente el 3,4%, en helio. El caudal total
de gas era de 1000 ml/minuto y la velocidad de calentamiento era de
12ºK/minuto. Las nanopartículas muestran un porcentaje mucho más
alto de conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono que
el Fe_{2}O_{3} que tiene un tamaño medio de partícula de
aproximadamente 5 \mum.
Las nanopartículas de Fe_{2}O_{3} son
capaces de actuar tanto como un oxidante para la conversión de
monóxido de carbono en dióxido de carbono y como catalizador para
la conversión del monóxido de carbono en dióxido de carbono. Como
se muestra esquemáticamente en la Fig. 4A, las partículas de
Fe_{2}O_{3} actúan como un catalizador en la zona 4 de
pirolisis, y actúa como un oxidante en la región 6 de combustión. La
Fig. 4B muestra diversas zonas de temperatura en un cigarrillo
encendido, es decir la región 6 de combustión, la región 4 de
pirolisis y la zona 2 de condensación/filtración. El monóxido de
carbono se puede catalizar en presencia de Fe_{2}O_{3} según la
reacción 2CO + O_{2} \rightarrow 2CO_{2}, y el monóxido de
carbono se puede oxidar según la reacción CO + Fe_{2}O_{3}
\rightarrow CO_{2} + 2FeO. El cambio de entalpía, \DeltaH,
para la oxidación del CO que origina el Fe_{2}O_{3} es 8,5
kJ/mol, y -9,0 kJ/mol a 20ºC y 800ºC, respectivamente. La doble
función oxidante/catalizador y el intervalo de la temperatura de
reacción hacen de las nanopartículas de Fe_{2}O_{3} un aditivo
útil en los cigarrillos y en las mezclas de tabaco para la reducción
del monóxido de carbono al fumar. También, al fumar el cigarrillo,
las nanopartículas de Fe_{2}O_{3} se pueden usar inicialmente
como un catalizador (es decir, en la zona de pirolisis), y luego
como un oxidante (es decir, en la región de combustión).
\newpage
Se realizaron diversos experimentos para
estudiar más la termodinámica y las cinéticas de diversos
catalizadores usando un reactor de cuarzo de tubo de flujo. La
ecuación cinética que gobierna estas reacciones es como sigue:
donde las variables se definen como
sigue:
- x
- = el porcentaje de monóxido de carbono convertido en dióxido de carbono
- A_{0}
- = el factor pre-exponencial, 5 \times 10^{-6} s^{-1}
- R
- = la constante de los gases, 1,987 \times 10^{-3} kcal/(mol\cdotºK)
- E_{a}
- = energía de activación, 14,5 kcal/mol
- s
- = sección transversal del tubo de flujo, 0,622 cm^{2}
- l
- = longitud del catalizador, 1,5 cm
- F
- = caudal, en cm^{3}/s
\vskip1.000000\baselineskip
En la Fig. 5 se muestra una representación
esquemática de un reactor 100 de cuarzo de tubo de flujo, adecuado
para llevar acabo estos estudios. Se puede introducir helio 10,
mezclas de oxígeno/helio 12 y/o de monóxido de carbono/helio 14, en
un extremo 16 del reactor. Se pone una lana de cuarzo espolvoreada
con nanopartículas 20 de Fe_{2}O_{3} dentro del reactor y la
lana 22 de cuarzo se sitúa aguas arriba y aguas abajo de la lana 20
de cuarzo espolvoreada. Los productos salen del reactor por el
segundo extremo 18, que comprende un aspirador 24 y un tubo capilar
26 que va a un espectrómetro de masas cuadrupolo ("QMS") 28.
Las cantidades relativas de los productos se pueden determinar así,
para una diversidad de condiciones de reacción.
La Fig. 6 es una representación gráfica de la
temperatura frente a la intensidad del QMS para un ensayo en el que
se usan nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como catalizador para la
reacción del monóxido de carbono con oxígeno para producir dióxido
de carbono. En el ensayo, se cargaron aproximadamente 82 mg de
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo
de flujo. Se proporcionó monóxido de carbono con una concentración
del 4% en helio, con un caudal de aproximadamente 270 ml/minuto, y
se proporcionó oxígeno a una concentración del 21% en helio, con un
caudal de aproximadamente 270 ml/minuto. La velocidad de
calentamiento fue de aproximadamente 12,1ºK/minuto. Como se muestra
en esta representación gráfica, las nanopartículas de
Fe_{2}O_{3} son eficaces al convertir monóxido de carbono
(curva A) en dióxido de carbono (curva (B) a temperaturas por encima
de aproximadamente 225ºC. La intensidad del oxígeno se muestra
mediante la curva C.
La Fig. 7 es una representación gráfica del
tiempo frente a la intensidad del QMS para un ensayo en el que se
estudiaron nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como un oxidante para
la reacción del Fe_{2}O_{3} con monóxido de carbono para
producir dióxido de carbono y FeO. En el ensayo, se cargaron
aproximadamente 82 mg de nanopartículas de Fe_{2}O_{3} en el
reactor de cuarzo de tubo de flujo. Se proporcionó monóxido de
carbono con una concentración del 4% en helio, con un caudal de
aproximadamente 270 ml/minuto, y la velocidad de calentamiento fue
de 137ºK/minuto hasta una temperatura máxima de 460ºC. Como se
sugiere por los datos mostrados en las Figs. 5 y 7, las
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} son eficaces en la conversión de
monóxido de carbono (curva A) en dióxido de carbono (curva B) bajo
condiciones similares a las que se dan al fumar un cigarrillo.
Las Figs. 8A y 8B son representaciones gráficas
que muestran los órdenes de reacción del monóxido de carbono y del
dióxido de carbono con Fe_{2}O_{3} como catalizador. Para los
datos mostrados en la Fig. 8A, se cargaron aproximadamente 50 mg de
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo de
flujo y se calentó a aproximadamente 218ºC. Se proporcionó oxígeno
con una concentración del 11% en helio, con un caudal de
aproximadamente 400 ml/minuto. Para los datos mostrados en la Fig.
8B, se cargaron aproximadamente 50 mg de nanopartículas de
Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo de flujo y se
calentó a aproximadamente 255ºC. Se proporcionó monóxido de carbono
con una concentración del 0,79% en helio, con un caudal de
aproximadamente 500 ml/minuto. La Fig. 9 representa la medida de la
energía de activación y el factor pre-exponencial
para la reacción del monóxido de carbono (4% en He a 100 ml/minuto)
con oxígeno (2% en He a 200 ml/minuto) para producir dióxido de
carbono usando nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como catalizador
para la reacción. Un ajuste por mínimos cuadrados (R = 0,99674) de
los datos se da mediante la ecuación y =
13,837-7502,1x. En la Tabla 1 se proporciona un
resumen de las energías de activación.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 10 representa la dependencia de la
temperatura en la tasa de conversión del monóxido de carbono usando
como catalizador 50 mg de nanopartículas de Fe_{2}O_{3} en el
reactor de cuarzo de tubo de flujo, usando aproximadamente 1,3% de
monóxido de carbono y 1,3% de oxígeno para caudales de 300 ml/minuto
(curva A) y de 900 ml/minuto (curva B), respectivamente.
La Fig. 11 representa estudios de contaminación
y desactivación para el agua usando como catalizador 50 mg de
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo de
flujo. Se proporcionó monóxido de carbono con una concentración del
3,4% en helio, y se proporcionó oxígeno con una concentración del
21% en helio. El caudal de gas total fue de 1000 ml/minuto y la
velocidad de calentamiento fue de aproximadamente 12,4ºK/minuto.
Como se puede ver a partir de la representación gráfica, si se
compara con la curva 1 (sin agua), la presencia de hasta un 3% de
agua (curva 2) tiene poco efecto en la capacidad de las
nanopartículas de Fe_{2}O_{3} para convertir monóxido de
carbono en dióxido de carbono.
La Fig. 12 ilustra una comparación entre la
dependencia de la temperatura en la tasa de conversión para
nanoparticulas de CuO (curva A) y de Fe_{2}O_{3} (curva B),
usando 50 mg de nanopartículas de Fe_{2}O_{3} y 50 mg de
nanopartículas de CuO como catalizador en el reactor de cuarzo de
tubo de flujo, usando las mismas condiciones registradas en la Fig.
11. Aunque las nanopartículas de CuO tengan tasas de conversión más
altas a temperaturas más bajas, a temperaturas más altas, el CuO y
el Fe_{2}O_{3} tienen las mismas tasas de conversión.
La Fig. 13 muestra un reactor 600 de tubo de
flujo para simular un cigarrillo al evaluar diferentes catalizadores
en forma de nanopartículas. Se puede introducir una mezcla de 21%
de O_{2} en He 62 en un extremo del reactor 66. Se coloca dentro
del reactor la carga de tabaco 72 y el Fe_{2}O_{3} u otros
óxidos espolvoreados sobre lana de cuarzo 74. Se coloca lana de
cuarzo 76a y 76b aguas arriba y aguas abajo de la carga de tabaco 72
y la lana de cuarzo 74 espolvoreada. Se introduce gas en un extremo
del reactor 66 y el gas puede pasar sobre la lana de cuarzo 76a y
la carga de tabaco 72, o el gas puede rodear la lana de cuarzo 76a y
la carga de tabaco 72 mediante un tubo 78 de acero inoxidable de
3,175 mm. Después de pasar sobre la lana de cuarzo 76b y la lana de
cuarzo 74 espolvoreada, los productos salen del reactor por un
segundo extremo 68, que comprende un aspirador 64 y un tubo que va
a un espectrómetro de masas cuadrupolo ("QMS") 80. La cantidad
relativa de productos se puede determinar así para una diversidad
de condiciones de reacción. La Tabla 2 muestra una comparación
entre la relación de monóxido de carbono respecto al dióxido de
carbono, y el porcentaje de agotamiento de oxígeno cuando se usan
nanopartículas de CuO, Al_{2}O_{3}, y Fe_{2}O_{3}.
En ausencia de nanopartículas, la relación de
monóxido de carbono respecto a dióxido de carbono es de
aproximadamente 0,51 y el agotamiento del oxígeno es de
aproximadamente el 48%. Los datos en la Tabla 2 ilustran la mejora
obtenida usando nanopartículas. La relación de monóxido de carbono
respecto a dióxido de carbono cae a 0,40; 0,29 y 0,23 para
nanopartículas de Al_{2}O_{3}, CuO y Fe_{2}O_{3},
respectivamente. El agotamiento del oxígeno aumenta al 60%, 67% y
100% para el Al_{2}O_{3}, CuO y Fe_{2}O_{3},
respectivamente.
La Fig. 14 es una representación gráfica de la
temperatura frente a la intensidad del QMS en un ensayo que muestra
las cantidades de monóxido de carbono (curva A) y la producción de
dióxido de carbono (curva B) sin un catalizador presente. En el
ensayo, se cargaron 350 mg de tabaco en el reactor de cuarzo de tubo
de flujo. Se proporcionó oxígeno a una concentración del 21% en
helio. El caudal total de gas fue de 1000 ml/minuto y la velocidad
de calentamiento fue de aproximadamente 120ºK/minuto. La Fig. 15 es
una representación gráfica de la temperatura frente a la intensidad
del QMS en un ensayo que muestra las cantidades de monóxido de
carbono (curva A) y la producción de dióxido de carbono (curva B)
cuando se usan nanopartículas de Fe_{2}O_{3} como catalizador.
En el ensayo, se cargaron 350 mg de tabaco y 50 mg de nanopartículas
de Fe_{2}O_{3} en el reactor de cuarzo de tubo de flujo. Se
proporcionó oxígeno a una concentración del 21% en helio. El caudal
total de gas fue de 1000 ml/minuto y la velocidad de calentamiento
fue de aproximadamente 130ºK/minuto. Como se puede ver comparando
la Fig. 14 y la Fig. 15, la presencia de nanopartículas de
Fe_{2}O_{3} aumenta la relación de monóxido de carbono respecto
al dióxido de carbono presente, y disminuye la cantidad de monóxido
de carbono presente.
Los aditivos en forma de nanopartículas, según
se describió anteriormente, se pueden proporcionar a lo largo de la
longitud de la barrita de tabaco distribuyendo las nanopartículas de
aditivo sobre el tabaco o incorporándolas en el tabaco cortado de
la carga usando cualquier método adecuado. Las nanopartículas se
pueden proporcionar en forma de polvo o en una solución en forma de
dispersión. En un método preferido, los aditivos en forma de
nanopartículas, en forma de un polvo seco, se espolvorean sobre el
tabaco cortado de la carga. Los aditivos en forma de nanopartículas
también pueden estar presentes en forma de una solución y rociarse
sobre el tabaco cortado de la carga. Como alternativa, el tabaco
puede estar recubierto con una solución que contenga los aditivos
en forma de nanopartículas. El aditivo en forma de nanopartículas
también se puede añadir a la materia prima del tabaco cortado de la
carga suministrada a la máquina elaboradora de los cigarrillos o
añadirse a una barrita de tabaco antes de envolver con papel para
cigarrillos alrededor de la barrita del cigarrillo.
Los aditivos en forma de nanopartículas se
distribuirán, preferiblemente, por toda la porción de la barrita de
tabaco de un cigarrillo y, opcionalmente, por el filtro del
cigarrillo. Proporcionando los aditivos en forma de nanopartículas
por toda la barrita completa de tabaco, es posible reducir la
cantidad de monóxido de carbono por todo el cigarrillo y, en
particular, tanto en la región de combustión como en la zona de
pirolisis.
La cantidad de aditivo en forma de
nanopartículas se deberá seleccionar de forma que la cantidad de
monóxido de carbono en el humo de la corriente principal se reduzca
al fumar el cigarrillo. Preferiblemente, la cantidad del aditivo en
forma de nanopartículas será desde aproximadamente unos pocos
miligramos, por ejemplo 5 mg/cigarrillo, a aproximadamente 100
mg/cigarrillo. Más preferiblemente, la cantidad de los aditivo en
forma de nanopartículas será de aproximadamente 40 mg/cigarrillo a
aproximadamente 50 mg/cigarrillo.
Una realización de la invención se refiere a una
composición de carga a base de tabaco cortado que comprende tabaco
y al menos un aditivo, según se describió anteriormente, que es
capaz de actuar como un oxidante para la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono y/o como un catalizador para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, donde el
aditivo está en forma nanopartículas.
Se puede usar cualquier mezcla adecuada de
tabaco para la carga a base de tabaco cortado. Los ejemplos de
tipos adecuados de materiales del tabaco incluyen tabacos Burley,
Maryland u Oriental, curados en atmósfera artificial, los tabacos
excepcionales y especiales, y sus mezclas. El material de tabaco se
puede proporcionar en forma de hojas de tabaco; materiales de
tabaco tratado, como por ejemplo tabaco hinchado o expandido en
volumen, tallos de tabaco tratados, como por ejemplo tallos
enrollados y cortados o hinchados y cortados, materiales de tabaco
reconstruido; o sus mezclas. La invención también se puede poner en
práctica con sustitutos del tabaco.
En la elaboración de cigarrillos, el tabaco se
emplea normalmente en forma de carga a base de tabaco cortado, es
decir en forma de fragmentos o hebras cortados en anchuras que van
desde 2,54 mm a 1,27 mm o incluso
0,625 mm. Las longitudes de la hebras varían entre aproximadamente 6,35 mm a aproximadamente 76,2 mm. Los cigarrillos pueden comprender además uno o más aromatizantes u otros aditivos (por ejemplo, aditivos que favorecen el quemado, agentes modificadores de la combustión, agentes colorantes, aglomerantes, etc.) conocidos en la técnica.
0,625 mm. Las longitudes de la hebras varían entre aproximadamente 6,35 mm a aproximadamente 76,2 mm. Los cigarrillos pueden comprender además uno o más aromatizantes u otros aditivos (por ejemplo, aditivos que favorecen el quemado, agentes modificadores de la combustión, agentes colorantes, aglomerantes, etc.) conocidos en la técnica.
Otra realización de la invención se refiere a un
cigarrillo que comprende una barrita de tabaco, en el que la
barrita de tabaco comprende una carga a base de tabaco cortado que
tiene al menos un aditivo, según se describió anteriormente, que es
capaz de actuar como un oxidante para la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono y/o como un catalizador para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, en el que
el aditivo está en forma de nanopartículas. Una realización más de
la invención se refiere a un método de elaboración de un
cigarrillo, que comprende (i) añadir un aditivo a una carga a base
de tabaco cortado, en el que el aditivo, como se describió
anteriormente, es capaz de actuar como un oxidante para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un
catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de
carbono, en el que el aditivo está en forma de nanopartículas; (ii)
proporcionar, a una máquina para elaborar cigarrillos, la carga a
base de tabaco cortado que comprende el aditivo para formar una
barrita de tabaco; y (iii) poner una envoltura de papel alrededor
de la barrita de tabaco para formar el cigarrillo.
Se conocen las técnicas para la elaboración de
cigarrillos. Se puede usar cualquier técnica convencional o
modificada para la elaboración de cigarrillos e incorporar los
aditivos en forma de nanopartículas. Los cigarrillos resultantes se
pueden elaborar en cualquiera de las especificaciones conocidas
usando técnicas y equipos estándar, o modificados, para la
elaboración de cigarrillos. Normalmente, la composición de la carga
a base de tabaco cortado, de la invención, se combina opcionalmente
con otros aditivos de los cigarrillos, y se proporcionan a una
máquina para elaborar cigarrillos con el fin de producir una barrita
de tabaco, que luego se envuelve en papel para cigarrillos y,
opcionalmente se emboquilla con filtros.
Los cigarrillos de la invención pueden variar
desde aproximadamente 50 mm a aproximadamente 120 mm de longitud.
Generalmente, un cigarrillo regular tiene aproximadamente 70 mm de
longitud, un "King Size" tiene aproximadamente 85 mm de
longitud, un "Super King Size" tiene aproximadamente 100 mm de
longitud, y un "Largo" tiene normalmente aproximadamente 120
mm de longitud. La circunferencia tiene desde aproximadamente 15 mm
hasta aproximadamente 30 mm de circunferencia y, preferiblemente,
alrededor de 25 mm. La densidad de empaquetamiento está normalmente
en el intervalo entre aproximadamente 100 mg/cm^{3} a
aproximadamente 300 mg/cm^{3} y, preferiblemente, 150 mg/cm^{3}
a aproximadamente 275 mg/cm^{3}.
Otra realización más de la invención se refiere
a un método para fumar el cigarrillo anteriormente descrito, que
implica encender el cigarrillo para formar humo e inhalar el humo,
en el que al fumar el cigarrillo, el aditivo actúa como un oxidante
para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o
como un catalizador para la conversión de monóxido de carbono en
dióxido de carbono.
"Fumar" un cigarrillo significa el
calentamiento o la combustión del cigarrillo para forma humo, que se
puede inhalar. Generalmente, fumar un cigarrillo implica encender
un extremo del cigarrillo e inhalar el humo del cigarrillo a través
del extremo de la boca del cigarrillo, mientras que el tabaco allí
contenido sufre una reacción de combustión. Sin embargo, el
cigarrillo también se puede fumar por otros medios. Por ejemplo, el
cigarrillo se puede fumar calentando el cigarrillo y/o calentando
usando medios de calefacción eléctricos, como se describe, por
ejemplo, en las Patentes de EE.UU. comúnmente cedidas, números
6.053.176; 5.934.289; 5.591.368 ó 5.322.075.
Aunque la invención se ha descrito haciendo
referencia a realizaciones preferidas, se entenderá que se puede
recurrir a variaciones y modificaciones que serán evidentes para los
expertos en la técnica. Tales variaciones y modificaciones se van a
considera dentro de la competencia y del alcance de la invención,
como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
Claims (19)
1. Una composición de carga a base de tabaco
cortado que comprende tabaco y al menos un aditivo capaz de actuar
como un oxidante para la conversión de monóxido de carbono en
dióxido de carbono y/o como un catalizador para la conversión de
monóxido de carbono en dióxido de carbono, en el que el aditivo está
en forma de nanopartículas y comprende un óxido metálico.
2. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según la reivindicación 1, en la que el aditivo es capaz
de actuar tanto como un oxidante para la conversión de monóxido de
carbono en dióxido de carbono, como un catalizador para la
conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono.
3. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según la reivindicación 1 ó 2, en la que el aditivo se
selecciona del grupo consistente en óxidos metálicos, óxidos
metálicos dopados, y sus mezclas.
4. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene un tamaño medio de partícula inferior a
500 nm.
5. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene un tamaño medio de partícula inferior a
100 nm.
6. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene un tamaño medio de partícula inferior a
50 nm.
7. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene un tamaño medio de partícula inferior a 5
nm.
8. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene una superficie específica de 20 m^{2}/g
a 400 m^{2}/g.
9. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene una superficie específica de 200
m^{2}/g a 400 m^{2}/g.
10. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo tiene una superficie específica de 300
m^{2}/g a 400 m^{2}/g.
11. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la
que el aditivo tiene una superficie específica de 200 m^{2}/g a
300 m^{2}/g.
12. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo es amorfo.
13. Una composición de carga a base de tabaco
cortado, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en la que el aditivo comprende Fe_{2}O_{3}.
14. Una composición de carga a base de tabaco
cortado según la reivindicación 13, en la que el aditivo comprende
además CuO, TiO_{2}, CeO_{2}, Ce_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3},
Y_{2}O_{3} dopado con circonio, Mn_{2}O_{3} dopado con
paladio, o sus mezclas.
15. Un cigarrillo que comprende una barrita de
tabaco, en el que la barrita de tabaco comprende una carga a base
de tabaco cortado según cualquier reivindicación precedente.
16. Un cigarrillo según la reivindicación 15, en
el que el cigarrillo comprende de 5 mg a 40 mg, o 40 mg a 100 mg
del aditivo, por cigarrillo.
17. Un método de elaboración de un cigarrillo,
que comprende:
- añadir un aditivo a una carga a base de tabaco cortado, capaz de actuar como un oxidante para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono y/o como un catalizador para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono, en el que el aditivo está en forma de nanopartículas de óxido de hierro que tienen un tamaño medio de partícula de 3 nm;
- proporcionar la carga a base de tabaco cortado a una máquina elaboradora de cigarrillos para formar una barrita de tabaco; y
- colocar una envoltura de papel alrededor del tabaco para formar un cigarrillo.
18. Un método según la reivindicación 17, en el
que el cigarrillo producido comprende de 5 mg de aditivo por
cigarrillo, a 100 mg del aditivo por cigarrillo.
19. Método según la reivindicación 17 ó 18, en
el que el cigarrillo producido comprende de 40 mg de aditivo por
cigarrillo, a 50 mg del aditivo por cigarrillo.
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