JP2005080641A

JP2005080641A - タバコフィルター

Info

Publication number: JP2005080641A
Application number: JP2003354324A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Shimizu; 茂夫清水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】煙草葉に水酸化アルミニュウムなどの結晶水を含む物質を介在させ、煙草葉の燃焼熱によって遊離水を発生させて、この遊離水に煙の中の有害物を溶け込ませてフィルター効果を発生すると共に、コーヒー抽出後のコーヒー豆粕を吸着用フィルターとして再利用すると共に、自己消化性にすることによって煙草が原因とする火災の発生を抑制することができる紙巻煙草のフィルターを提供する。
【解決手段】煙草葉１に水酸化アルミニュウム粉末等をを混入し、煙草葉１の燃焼によって発生する遊離水に煙の中の有害物を溶け込ませてフィルター効果を発生すると共に、廃コーヒー豆粕を乾燥燻蒸して活生化した炭化物７を繊維フィルター８との間に介在させてニコチンとタール分を吸収させ味を向上させる。また、カテキンをフィルター繊維８に混合させて煙草臭を取り除く。
【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

この発明は紙巻タバコのフィルターの構造に関するものである

紙巻タバコのタール分やニコチンが健康に与える影響を少なくし、味や舌触りをよくするために各種のフィルターが使われている。それらは主としてチャコールフィルター、アセテートフィルター、ネオフィルターの三種類のものが殆んどであり、これらのフィルターを組み合わせたり、併用したりしているのが現状である。このうち殆んどのものがチャコールフイルターで活性炭や粉末カカオが使用されている。最も使われている活性炭は椰子ガラを燻蒸して炭化させた活性炭で、これは多孔質で表面積が多く吸着性能が高いために利用されている。

発明が解決しようとする課題

多孔質で表面積が多い物質で人体に悪影響を及ぼす物質を放出しない物質であれば同様の効果が期待できるが、このようなものは他にもいろいろあり、特に、コーヒーの抽出後のコーヒー豆粕は多孔質であり表面積が多く水や臭いなどの吸着性能に優れているため、この用途に用いるために適している。中林敏郎著の「コーヒー焙煎の科学と技術」によれば、コーヒー豆は含有可溶性固形分が２０〜３０％あり、コーヒー飲料物質を抽出することによって可溶性固形分の６０％〜８０％を抽出さらに燻蒸によって可溶性固形分が無くなり多孔質の活性化した吸着性の高いフィルターとして最適の物性を備えるものとなる。
この発明はタバコの風味を改良するための目的のほか、産業廃棄物として廃棄されている缶コーヒーの製造過程で発生するコーヒー粕をタバコのフィルターに利用することによって再利用して有効利用を図ること並びに紙巻煙草に自己消火性を付与することによって煙草の火の不始末によって発生する火災の発生を減少させることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

１９９８年現在業界統計による日本国内の缶コーヒー製造によるコーヒー粕の廃棄量は年間２７万トンにも及びアメリカ・ドイツに次いで世界第三位である。しかも、缶コーヒーの普及に伴い各メーカーも次々と新製品を発売し、今後ますますコーヒー粕の廃棄量が増加する傾向にある。しかも、廃コーヒー豆粕は再利用率が低く、現状では全体の約１パーセントが土壌改良剤や建築用吸着剤として利用されているものの、大半約７５パーセントは汚泥と混合して堆肥に利用されるか、ゴミとして焼却、あるいは埋め立てられている。一方、缶コーヒーメーカーも大量の廃棄は悩みの種で再利用には高い関心を示している。
また、化学組成の中に結晶水を含み高温に熱することにより化学変化して遊離水を発生する物質は水酸化アルミニュウム・水酸化マグネシュウムのほかに硼酸や硼酸亜鉛などがありいずれも水分子Ｈ２Ｏを多数含んでいて加熱することにより化学変化して水分子を遊離し蒸気を発生する。この発生した遊離水に煙草葉の燃焼により発生した煙中の有害物質を吸着させることは極めて容易である。
中近東・東南アジア・あるいは中国雲南省などで見られる水パイプ煙草は煙草葉の燃焼により発生した煙を水中を通過させ有害物を水に溶解させ、通過した煙を吸引する構造となっている。ニコチンやタール分は水に溶け易く煙草フィルターとして有効な方法であり、多くの地方で多用されている。タバコの味を柔らかく滑らかにして、不純物や有害物を除去し、健康のために有効な方法である。
活性炭や吸収性の繊維は、元来吸湿性であり、空気や空気中の微細物を吸着する能力は少ない。これら煙草葉の燃焼により発生した煙の中に含まれる有害物質や微細物を活性炭などに吸着させる効果は気体よりも、一旦、液体に吸着させ、その液体を吸着させるほうが効果が高く、また、吸着量も格段に多い。
日本茶などに含まれるボリフェノールの一種であるカテキンは茶渋として知られ、近年各種の効果が科学的に確認されている。特に、消臭効果があり、口臭の除去に効果があることが確認されている。この特性を利用して煙草臭を除去する煙草フィルターを作ることができる。その消臭メカニズムは

図４

に示すごとくである。
消防研究所などの資料によれば火災の発生原因の３０％以上が寝煙草あるいは煙草の火の不始末が原因であるという。
また、他の資料によれば煙草の喫煙によるニコチン・タールの摂取量は紙巻煙草の先端から２／３を過ぎて後の吸引により飛躍的に増加し人体への悪影響がはなはだしく増大するという。
これらの悪影響の原因を防止するには、喫煙者の自制心に期待することは不安定であり、むしろ、紙巻煙草がニコチン・タールの含有量を増す位置まで燃焼すると自動的に燃焼が停止するようにすれば効果は確実である。
結晶水を含有し、人体に悪影響のない物質例えば水酸化アルミニュウムを煙草葉や活性炭に混合して紙巻煙草の先端から２／３以降フィルターまでの間に介在させると、着火した紙巻煙草が燃焼して結晶水含有物の位置まで来ると、その燃焼熱によって化学変化が起こり結晶水が遊離して２ＡＬ（ＯＨ）_３→ＡＬ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２Ｏとなりアルミニュウムと水分子三個とに分かれる。水分子は水蒸気となり煙草葉に吸収され、燃焼温度を奪って紙巻煙草を不燃温度以下にしてしまうから必然的に紙巻煙草は消火される。この効果により不注意による火災の発生を防止し、また、過度の喫煙による人体への悪影響を防止することができる。

再利用に関心が高くても再生コストが高くては採算面から実用化が困難であるが、タバコのフィルターとして用いる場合はなんらの再加工も必要なく利用できる。しかし、廃コーヒー豆粕は約８０パーセント程度の水分を含んだ状態で廃棄されるのでタバコのフィルターとして利用する場合には乾燥させる必要がある。加熱によって乾燥させるのはコストが掛かり経済的でないが、バクテリアのバイオ処理による発酵熱で自然乾燥させる方法が開発され、廃コーヒー豆に残っている油脂分をバクテリアが分解することによって８０度ｃの熱が発生し、油脂分を均一に取り除くと共に含有水分量５パーセント程度まで乾燥させることができる。また、他の方法としては側面四方と天井をガラス張りとした温室の中に棚段を作り、そこに濾紙を敷いた皿の上に廃コーヒー豆粕を薄く広げたものを設置して、温室の高さの三倍以上できるだけ高い円筒を立てて、この位置から一番遠い部分の温室の床の一部を解放すると、温室内に対流が起こり五日間から一週間程度で完全乾燥する。このようなプロセスを用いれば化石燃料を用いることが無いのでコストも安く、資源を消費することなく実用できる製品とすることができる。活性炭化するためには６００度Ｃから７００度Ｃの範囲で２時間以上密閉して無酸素雰囲気中で燻蒸して活性炭化する方法が従来取られていたが「自燃式キルン炉」が開発されたため化石燃料を使用する必要も無くなった。
化学組成中に結晶水を保有する物質のうち水酸化アルミニュウムを一例としてその形態を述べる。水酸化アルミニュウムの化学記号は２ＡＬ（ＯＨ）_３で表されるが、外部から１５０℃以上の熱を加えられたとき、熱分解してＡＬ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２Ｏと変化し、遊離した水（３Ｈ_２Ｏ）分子三個が煙草葉の燃焼により発生した煙の中の有害物を水溶液として取り込み、匂いと味を煙の中に残す。
水酸化アルミニュウムは１５０℃以上の熱を加えると脱水化学変化を始めるが、８００℃で熱せられたとき約３１％の水を析出して不燃物質ＡＬ_２Ｏ_３を残す。煙草葉の燃焼温度は７５０℃以上であり、この効果は可能である。残された不燃物質は煙草葉の燃焼後の灰の中に残り人体に影響することはない。

月島機械株式会社の缶コーヒー粕の乾燥実験によれば入り口水分５７０％Ｄ．Ｂのものを６．０％までにすることができたという。
また、発明者の実験によると抽出前のコーヒー粉２３ｇを抽出して自然乾燥で再乾燥させたときの重量は１９ｇであり、抽出による溶解で１７％の吸着性空隙が発生した。また、抽出後の表面乾燥状態のコーヒー粉の重量は３９ｇで、２０ｇの水分を飽和状態で含有し、抽出後のコーヒー粉の重量に対して８７％の水分を含有することが分かった。缶コーヒー粕の吸着性能は高いといえる。このような活性化した炭化コーヒー豆粕をタバコのフィルターとして利用するには、繊維フィルターの中に混在させたり、繊維フィルターと繊維フィルターの間に活性化した炭化コーヒー豆粕を介在させタバコの喫煙時にタバコの煙がこの部分を通過する際にタール分やニコチンを炭化コーヒー豆粕の微細な吸着孔に吸着させ低タール、低ニコチンのタバコの煙を喫煙させるようにする。

図１

及び

図２

に示すごとくである。
また、水酸化アルミニュウムの分離した遊離水にニコチンやタールを溶解させるには、煙草葉の中に水酸化アルミニュウム粉末を介在させ、煙草葉の燃焼熱によって水酸化アルミニュウムが化学変化して水分を分離発生させると同時に発生する煙草の煙と混在接触して有害物を取り込み、煙草の吸引により蒸気としてフィルター方向に流れて乾燥した煙草葉や活性炭フィルターに吸収されるが、紙巻煙草は三分の二程度しか吸引しないから残りの三分の一の煙草葉の部分にも本発明によるニコチンやタールを含んだ遊離水が残留するから、活性炭のみを使用したフィルターよりは効果が高いといえる。

図３

示すごとくである。

発明の効果

タール分１．２％でニコチン０．９％の紙巻タバコを喫煙する実感は繊維質フィルターの吸引側断面にタールが滲み出て、タールの苦味が強く、味も良くない。この紙巻タバコの活性炭を取り出して、缶コーヒー豆粕活性炭と置換して、吸引した場合には繊維質フィルターの断面にタールの滲み出しもなく、ソフトな感触となる。この発明によるシステムのフィルター効果は水煙草吸引以上の効果があり、健康のために特別な効果を発生する。
この発明の効果の測定値は次のようであった。

わが国における専売統計上の紙巻煙草の生産量は３，３４７億本で、缶コーヒー粕活性炭をフィルターとして一本あたり０．８ｇを使用すれば年間約２６８トンの産業廃棄物として廃棄されているコーヒー粕が再利用できる効果がある。
副次的効果としては現在使用されている香料のほか、コーヒー豆の粉末をフィルターとして使用するとコーヒー味の紙巻煙草が製造できる。
自己消火性の紙巻煙草の効果は、吸い口のフィルターを除く紙巻煙草のフィルターに接する燃焼部分の１／３の部分に水酸化アルミニュウムを加えることにより紙巻煙草の全長の中で、この部分が一番重くなり重心部分となる。灰皿に火をつけた紙巻煙草を置いたとき、燃焼が進んで灰皿の内側部分の紙巻煙草がなくなるとバランスが崩れて火のついたままの紙巻煙草が灰皿の外側に転落して、灰皿の下の可燃物に紙巻煙草の火が着火して延焼し、火災の原因になる事故が多くあったが、重心が灰皿の紙巻煙草の接触部分から外れることがなくなるため、灰皿の外側に転落することがなくなり、水酸化アルミニュウムの添加により遊離水の作用によって紙巻煙草は自己消火性となり火災の原因はなくなる。
また、森林や草地で発生する煙草のポイ捨てによる火災の原因が、捨てた煙草の熱カロリーが着火後スグに捨てたときは１／３あるいは１／３吸引した後に捨てたときは１／２に少なくなるため火災の発生を極めて減少させる効果がある。

図１はコーヒー活性炭を使用したフィルターの構造断面図図２は繊維フィルターにコーヒー活性炭を混ぜたときの構造断面図図３は水酸化アルミニウムを利用した自己消火性フィルターの断面図図４はカテキンによる煙草臭の消臭効果進行説明図図５はカテキンと水酸化アルミニウムと活性炭を組合せて使用したときの自己消火性フィルターの構造断面図

符号の説明

１．煙草葉部分
２．繊維フィルター部分
３．コーヒー活性炭部分
４．吸口繊維フィルター部分
５．コーヒー活性炭を混ぜた繊維フィルター部分
６．水酸化アルミニウム部分
７．コーヒー活性炭のみの部分
８．繊維フィルター部分
９．煙草葉にカテキン、水酸化アルミニウム及び活性炭を混合した部分

Claims

焙煎したコーヒー豆の破砕粒及び抽出後のコーヒー粕を用いたタバコのフィルター
化学組成の中に結晶水を含み高温に熱することにより化学変化して遊離水を発生する物質例えば水酸化アルミニュウム・水酸化マグネシュウムなどを煙草葉と混合し、煙草葉の燃焼熱によって発生した遊離水に煙草葉の燃焼により発生するタール分やニコチンなどの有害物を吸着させることを特徴とする煙草フィルター
請求項２の後に請求項１を介在させ、発生した有害物を吸着した遊離水を請求項１のフィルターに吸着させることを特徴とする煙草フィルター
請求項１のフィルターにカテキンを附着させて消臭効果を高めた煙草のフィルター
カテキン及び水酸化アルキニュウムなどと加熱により遊離水を発生する結晶水を含有する物質を活性炭又は煙草葉と混合し、紙巻煙草の先端から２／３付近からフィルターまでの区間に介在させ、煙草の燃焼熱により水酸化アルミニュウムに含まれる遊離水が分解して発生する水蒸気により煙草葉の燃焼温度を不燃温度以下に下げることにより自己消火性を付与した煙草フィルター