JP2005532821A - タバコ中の成分の低減 - Google Patents

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Abstract

タバコ中の成分を選択的に低減する方法、ならびにかかる方法により得られるタバコを開示する。例えば、液体炭酸などの亜臨界流体が低減媒体として機能する。

Description

発明の背景
本発明は、一定の成分の濃度を低減させたタバコ(Nicotiana spp.)及びその製造に関する。
植物は、産業、農業及び医薬用途を有する無数の化合物を含有している。そうした化合物は、多くの場合、種々の方法を用いて抽出することにより得られる。更に、植物質自体は、種々の産業、例えば織物において使用されることが多く、植物質の化学的含量は、使用の前に、例えば、抽出法、化学的処理、熱処理または生物学的処理により変えることができる。
植物質から化合物を抽出するために幾つかの方法が使用されてきた。例えば、抽出は、水をベースとする溶媒や有機溶媒、気体及び超臨界流体を使用してきた。使用される方法により、植物質から除去される化合物と、植物質に関連して保持される化合物とが決定される。
更に、抽出のために使用される方法は、コスト、必要な装置、化学薬品の危険性、抽出の複雑さ、植物質への悪影響により種々異なっている。例えば、植物をベースとする製品を製造する際の超臨界抽出は、方法が複雑で費用がかかり、特殊な装置を必要とすることから、商業化の経済的な実現可能性には負の影響を与えている。他の抽出法には、より低コストで簡単なものもあるが、例えば、風味、芳香又は品質に悪影響がある製品などの不充分な製品となる場合がある。また、他の方法では、大量生産に適する規模で使用するのが困難な場合もある。
したがって、タバコなどの植物質中の不必要な成分を、製品の属性を実質的に変化させることなく、低減するための簡単、拡大縮小可能、環境的に安全、かつ商業的に実行可能な方法に対する必要性が存在する。
発明の要旨
本発明は、タバコ中の諸成分の量を低減する方法、ならびにかかる方法により得られるタバコを特徴とする。より具体的には、本方法は、水性のタバコ抽出物ではなくタバコ自体に関して行われる。これらの方法によれば、タバコの属性を有意に低減させることなく、諸成分を低減することができる。例えば、本発明の方法を使用して、主アルカロイドと比較して副アルカロイドを選択的に低減することができる。
したがって、本発明は、タバコ中の一定の成分、例えば副アルカロイド又は多環式芳香族炭化水素(PAH)の量を低減する方法であって、該成分を含むタバコを含有する容器を提供し;該タバコを亜臨界流体と接触させ;そして、該亜臨界流体を、該容器から、例えば、大気又は第二の容器へと排出して、除去することによる方法を特徴とする。好ましくは、本発明の方法は、諸成分の量を主アルカロイドに対して選択的に低減する。
別の側面においては、本発明は、タバコ中の一定の成分の量を低減する方法であって、系を形成するように接続された、バルブ付き容器を複数提供し、その際、該複数の容器が該成分を含むタバコを含有しており;第一の容器中のタバコを亜臨界流体と接触させ;該第一容器から該亜臨界流体を除去し;そして、亜臨界流体、例えば該第一容器からの亜臨界流体を、所望なように第二の容器、追加の容器、又は廃棄物用容器へと向ける(又は大気へと排出する)ことによる前記方法を特徴とする。本方法は、更に、該第一容器(又は他のいずれかの容器)を該系から分離し;そして、該第一容器から該タバコを除去する工程(その際、該タバコは該成分の量が低減されている)を含んでもよい。この更なる工程は、該亜臨界流体が該第一容器から除去される前、その間、又はその後に行うことができる。
本発明の上記の側面の種々の態様においては、本方法は、一定の成分を亜臨界流体から分離する工程を含んでもよい。この亜臨界流体からの分離には、該成分を含有する亜臨界流体を、第二の容器へと流す工程が含まれてもよく、該第二の容器は、該亜臨界流体から所与の成分を抽出することができる物質を含有していても、含有していなくてもよい。例示的な物質としては、固体クエン酸、クエン酸の水溶液、活性炭、及び固体ケイ酸マグネシウムが挙げられる。容器を出ると、又は第二の容器(例えば、分離容器)に入ると、亜臨界流体の圧力又は温度は変化する場合がある。一定の態様においては、圧力の減少により、溶解していた成分の沈殿が引き起こされる。他の態様においては、本方法は、更に、該成分の分離後に、亜臨界流体をタバコを含有する容器へ再循環することを含む。再循環の間に、一定の成分とともにタバコから除去された任意の風味又は芳香化合物を、タバコ中に再堆積させてもよい。
本明細書中に開示するように、種々の亜臨界流体を本発明の方法に使用することができる。各亜臨海流体(又はこれらの混合物)について使用する温度及び圧力は、使用される亜臨界流体に依存して、変更することができる。亜臨界流体は、液体の形態(例えば圧縮された気体)であっても、気体の形態であってもよい。
種々の態様において、本方法は、タバコ中の一定の成分、例えば副アルカロイド又はPAHの量を、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、85%、又は95%低減する。
更に別の態様において、本方法は、タバコ中の一定の成分、例えば副アルカロイド又はPAHの量を、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、85%、又は95%選択的に低減する。本方法は、好ましくは、主アルカロイド又は風味又は芳香化合物などの特定の属性を、少なくとも30%、40%、50%、75%、85%、95%、又は99%維持する。
使用されるタバコは、典型的には、5〜60%、例えば、少なくとも10%、15%、20%、30%、40%、又は50%の含水量を有する。タバコのpHは、典型的には、4〜9、例えば少なくともpH5、6、7、又は8である。
本発明は、更に、上述の方法により処理されたタバコ又はタバコ製品を特徴とする。
「クロロフルオロカーボン」とは、炭素原子、フッ素原子、及び塩素原子のみを含む化合物を意味する。
「クロロフルオロハイドロカーボン」とは、炭素原子、水素原子、フッ素原子、及び塩素原子のみを含む化合物を意味する。
「成分」とは、タバコ中にみられる副アルカロイド及び多環式芳香族炭化水素(PAH)を意味する。「PAH」とは、アントラセン、アンタンスレン(anthanthrene)、ベンゾ(a)ピレン、コロネン、フルオランテン、フルオレン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、及びペリレンを意味する。「副アルカロイド」とは、N−ニトロソジメチルアミン、N−ニトロソジエチルアミン、N−ニトロソピロリジン、N−ニトロソジエタノールアミン、N−ニトロソノルニコチン(NNN)、4−(メチルニトロサミノ)−1−(3−ピリジル)−1−ブタノン(NNK)、N−ニトロソアナタビン(NAT)、又はN−ニトロソアナバシン(NAB)を意味する。
「主アルカロイド」とは、副アルカロイド以外のあらゆるアルカロイドを意味する。
「タバコ属性」とは、風味又は芳香化合物を意味する。
「炭化水素(ハイドロカーボン)」とは、炭素原子及び水素原子のみを含む化合物を意味する。
「低減」とは、タバコ中の一定の成分の検出可能量を低下させることを意味する。
「亜臨界流体」とは、周囲温度及び圧力において気体である化合物、又は化合物の混合物を意味する。この用語は、そのような化合物について液相及び気相の両方を包含する。例示的な亜臨界流体としては、限定するものではないが、二酸化炭素、クロロフルオロカーボン、クロロフルオロハイドロカーボン(例えば、フレオン22)、炭化水素(例えば、エタン、プロパン、及びブタン)、亜酸化窒素、及びこれらの混合物が挙げられる。
「タバコ」とは、Nicotiana属のあらゆるメンバーの任意の部分、例えば葉や茎を意味する。タバコは、そのままであっても、ちぎる、切断する、ねかせる、発酵させる、又は別のやり方で処理したものであってもよい。また、タバコは、限定するものではないが、無煙タバコ、嗅ぎタバコ(湿り又は乾燥)、噛みタバコ、紙巻タバコ、葉巻、及びパイプタバコを含む、最終製品の形態であってもよい。
図面の簡単な説明
図1は、例えば、液体炭酸を亜臨界条件下で利用して、タバコ中の一定の成分の量を低減する、工業用設定に適する系の概略図である。
図2は、例えば、液体炭酸を亜臨界条件下で利用して、タバコ中の一定の成分の量を低減する、実験室規模の装置の概略図である。
本発明の具体的な説明
タバコ中の特定成分の量を選択的に低減する、実験室規模の方法と適する工業的規模の方法を、これらの方法の有効性を詳述する試験データとともに説明する。特に、これらの方法は、タバコ自体に関して行われる。また、タバコは、乾燥させた、ねかせた、又は加工したものを含むあらゆる供給源からのものであることができ、更に、最終製品、例えば紙巻タバコ、嗅ぎタバコ(湿り又は乾燥)、及び葉巻の形態であることができる。これらの方法により、実質的にタバコの属性を除去することなく、一以上の成分の量を低減することができる。
図1に示すように、例えば液体炭酸を亜臨界条件下で利用する、工業タイプの系を使用して、タバコ中の一以上の成分の量を低減することができる。図1にはただ一つの容器6だけが示されているが、大規模な系では、そのような容器を複数直列に利用できることは理解される。
更に図1に示すように、タバコ5を容器6に充填し、次いで容器6を、例えば亜臨界流体を容器中で液体として維持するのに必要な、高圧条件下で運転することができるように密閉する。亜臨界流体2、例えば二酸化炭素は、示されるように、はじめは供給容器1中に貯蔵されているが、この亜臨界流体2を入口ポンプ3を通るように向け、入口ポンプ3により所望の圧力までポンピングする。加圧した亜臨界流体2が入口ポンプ3を通過した後、この液体は、循環ポンプ4を介して容器6へと進み、タバコ5の充填物を通って進む。液体亜臨界流体2がタバコ5を通って流れると、タバコ5中の諸成分の量が低減される。容器6を出た後、亜臨界流体流れは、この時点では気体であってもよいが、分離容器7へと流れ、分離容器7を通って流れる。この分離容器には、物質8が含有されていてもよく、物質8により基本成分が捕捉され、それにより、溶解された又は懸濁された任意の成分が亜臨界流体から除去される。物質8は、特に、この溶液が有意な量の成分を蓄積した後に、分離容器7からドレインバルブ9を介して排出することができる。適する物質8は、クエン酸水溶液である。諸成分を分離するのに有効な他の可能性のある物質としては、例えば、固体ケイ酸マグネシウム、又は、所望の成分を結合することができる他のあらゆる溶液若しくは固体が挙げられる。
亜臨界流体は、その中に溶解され又は懸濁されている成分を除去したら、ラインRで示すように、容器6に再循環させてもよい。循環ポンプ4は、ラインRからポンプの入口に入る亜臨界流体を、再度、容器6に入る前に液化させるため加圧するように設計してもよい。当業者であれば、ポンプ4がそのように作用して、供給容器1又はラインRのいずれかからポンプ4に入る亜臨界流体を再加圧してもよいことは認識するであろう。低減方法の完了後、この系を減圧して、成分低減タバコ5を取り出すことができる。工程所要時間は、種々の処理パラメータに依存して変更することができる。当業者であれば、適する工程所要時間を容易に決定することができる。適切な工程所要時間の範囲は、実験室規模の系で行った試験運転に関して、以下に説明する。
利用され得る二つの明らかな利点、事実上連続的に亜臨界流体を循環させることと、複数の容器中にある多数のタバコ充填物から諸成分を本質的に低減できることである。単一の容器6を空にしたり再充填したりすることにより生じる、浪費的な中断時間は、数個(典型的には3個又は4個)のバルブ付き容器6を使用し、直列に運転することにより排除することができる。また、容器は並列に運転してもよい。上に示したように、亜臨界流体を、幾つかの容器6を直列に通してポンピングする。複数の容器のうち一つの容器中のタバコ充填物について、成分が低減され、取り出す準備ができたら、亜臨界流体をその容器からタバコを含有する別の容器か又は分離容器へ横流しすることができる。この亜臨界流体は、他の容器中の他のタバコ充填物から諸成分を低減するのに依然として有効である場合がある。タバコを取り出す準備ができている容器は、他の容器における進行中の低減を妨げることなく、系から分離することができる。次いで、新しいタバコを容器に入れてもよく、全体の系を中断することなく本方法を継続することができる。処理したタバコは、未処理のタバコの味や芳香を実質的に保持しているのが好ましい。別のやり方では、処理の間に除去された任意の風味又は芳香化合物は、例えば、亜臨界流体から任意の成分を除去した後に、タバコに再堆積させてもよい。タバコの風味及び芳香含量は味と匂いの試験により決定することができる。
以下の実施例は、本発明の種々の態様を説明するものであり、いかなるようにも限定することを意図していない。
実施例1 亜臨界二酸化炭素を用いた成分の低減
図2は、タバコ中の成分含量を低減するために使用することができる実験室規模の系の概略図を示す。表1の代表的なデータは、以下の様式で運転したこの系を用いて得られた。タバコ16のサンプルを容器15中に入れ、この容器を密閉した。気体の亜臨界流体12をシリンダー11から供給してこの系へ入れた。圧力(ゲージA及びBにより測定)がシリンダー圧力に到達したら、コンプレッサーポンプ13を作動させて、流体12を液化させた。温度はプレヒータ14を用いて調節、制御し、熱電対C及びDにより測定した。次いで、亜臨界流体12の流れを、調節式流量制御バルブ17を用いて始動させ、フローメータ19により測定される選択された流速にて運転するように調節式流量制御バルブ17を設定した。流速の範囲は、約5グラム/分〜150グラム/分であることができ;簡便のため、実験の運転について20〜30グラム/分の速度を選択した。圧力はバルブ17から低減すると、気体の亜臨界流体がフィルターフラスコ18へと流れ、そのフラスコ中で成分を多く含んだ抽出物を集めることができた。別のやり方では、亜臨界流体を廃棄物用容器へと排出した。運転の継続の間にタバコ16の充填物を通過した亜臨界流体12の全体の流れは、乾燥試験メータ20により測定した。この実験的な系において、亜臨界流体12の再循環を容易にするための分離容器は用いなかった。容器15は、長さ10インチ、外径1インチ、容量約60mlのステンレス鋼製チューブであった。処理後に、タバコ16をその成分含量と成分含量の低減パーセントについて分析した。そのようなタバコを調製するために必要な運転時間は、概して約2〜14時間、好ましくは約4〜8時間であった。
本発明にしたがって利用される二酸化炭素は、亜臨界流体(臨界点31℃、1070psi)、例えば液体であるものとする。本発明の方法を実施する際には、二酸化炭素の温度、圧力、又はその両方を、例えば、入口熱交換器(示さず)により調節して、確実に亜臨界流体であるようにすることができる。運転圧力は、所与の運転について本質的に一定に(約1000〜2200psiの範囲で)保持した。運転は、約0℃〜24℃の本質的に一定の温度で行った。亜臨界流体の質量:タバコの質量の比は、一定の範囲を用ることができるが、典型的には、タバコ1グラムあたり二酸化炭素21〜50グラムを使用して、成分の量を最大限低減した。
表1は、上述の実験室規模の系を使用した、タバコ中の諸成分の低減に関するデータを示す。表1に示すように、本方法は、主アルカロイドと比較して副アルカロイドの低減について選択的である。
Figure 2005532821
実施例2 亜臨界フレオン22を用いた成分の低減
実施例1の方法にしたがった追加の実験を、二酸化炭素の代わりにフレオン22(クロロジフルオロメタン)(臨界点96℃、716psi)を用いて行った。データを表2に示す。フレオン22を使用するための例示的な条件としては、0〜50℃、100〜2000psi、及び、フレオン22の質量対タバコの質量の比が20〜100である。
Figure 2005532821
実施例3 亜臨界プロパンを用いた副アルカロイドの低減
実施例1の方法にしたがった追加の実験を、二酸化炭素の代わりにプロパン(臨界点96.7℃、617psi)を用いて行った。データを表3に示す。一般的に、プロパンを使用するための条件は、0〜50℃、100〜2000psi、及び、プロパンの質量対タバコの質量の比が20〜100である。
Figure 2005532821
実施例4 亜臨界プロパンを用いたPAHの低減
表4は、亜臨界プロパンを用いた処理によるタバコ中PAHの低減に関する、実施例1にしたがった実験からのデータを示す。
Figure 2005532821
実施例5 他の亜臨界流体を用いた成分の低減
タバコ中の諸成分の量は、また、エタン(臨界点32.2℃、708psi)又は亜酸化窒素(臨界点36.5℃、1046psi)を利用することにより本発明の方法を用いて低減することができる。エタンを使用するための例示的な条件としては、0〜30℃、500〜2000psi、及び、エタンの質量対タバコの質量の比が20〜100である。亜酸化窒素を使用するための例示的な条件としては、0〜35℃、500〜2000psi、及び、亜酸化窒素対タバコの比が20〜100である。
他の態様
本方法及び本方法から得られるタバコの特定の態様の説明は、例示の目的のために示した。この説明は、網羅的ではなく、本発明を本明細書中に説明した特定の形態に限定することを意図していない。本発明を幾つかの態様に関して説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲示す本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の修飾をなし得ることは理解できる。
他の態様は特許請求の範囲の範囲内に含まれる。
図1は、例えば、液体炭酸を亜臨界条件下で利用して、タバコ中の一定の成分の量を低減する、工業用設定に適する系の概略図である。 図2は、例えば、液体炭酸を亜臨界条件下で利用して、タバコ中の一定の成分の量を低減する、実験室規模の装置の概略図である。

Claims (37)

  1. タバコ中の一定の成分の量を低減する方法であって、次の工程:
    (a)前記成分を含む前記タバコを含有する容器を提供する工程;
    (b)前記タバコを、二酸化炭素又は炭化水素からなる亜臨界流体と接触させる工程;及び、
    (c)前記容器から前記亜臨界二酸化炭素を除去し、それにより前記タバコ中の前記成分の量を低減する工程、を含む前記方法。
  2. タバコ中の副アルカロイドの量を主アルカロイドに対して選択的に低減する方法であって、次の工程:
    (a)前記副アルカロイド及び前記主アルカロイドを含む前記タバコを含有する容器を提供する工程;
    (b)前記タバコを亜臨界流体と接触させる工程;及び、
    (c)前記容器から前記亜臨界流体を除去し、それにより前記タバコ中の前記副アルカロイドの量を前記主アルカロイドに対して選択的に低減する工程、を含む前記方法。
  3. タバコ中の多環式芳香族炭化水素(PAH)の量を低減する方法であって、次の工程:
    (a)前記PAHを含む前記タバコを含有する容器を提供する工程;
    (b)前記タバコを亜臨界流体と接触させる工程;及び、
    (c)前記容器から前記亜臨界流体を除去し、それにより前記タバコ中の前記PAHの量を低減する工程、を含む前記方法。
  4. タバコ中のPAHの量を主アルカロイドに対して選択的に低減する方法であって、次の工程:
    (a)前記PAH及び前記主アルカロイドを含む前記タバコを含有する容器を提供する工程;
    (b)前記タバコを亜臨界流体と接触させる工程;及び、
    (c)前記容器から前記亜臨界流体を除去し、それにより前記タバコ中の前記PAHの量を前記主アルカロイドに対して選択的に低減する工程、を含む前記方法。
  5. タバコ中の一定の成分の量を低減する方法であって、次の工程:
    (a)前記成分を含む前記タバコを含有する、接続された複数の容器を含む系を提供する工程;
    (b)第一の容器中のタバコを亜臨界流体と接触させる工程;
    (c)前記第一容器から前記亜臨界流体を除去する工程;及び、
    (d)前記亜臨界流体を第二の容器に向け、それにより、前記第一容器中の前記タバコ中の前記成分の量を低減する工程、を含む前記方法。
  6. 更に、工程(c)の前、その間又はその後に、次の工程:
    (i)前記系から前記第一容器を分離する工程;及び、
    (ii)前記第一容器から前記タバコを除去する工程、を含む請求項5記載の方法。
  7. 工程(d)において、前記亜臨界流体が工程(c)のものである、請求項5記載の方法。
  8. 工程(b)において、前記亜臨界流体が液体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記液体が圧縮された気体である、請求項8記載の方法。
  10. 工程(b)において、前記亜臨界流体が圧縮性気体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  11. 更に、工程(c)の後に、前記亜臨界流体から前記成分を分離する工程を含む、請求項1又は5に記載の方法。
  12. 更に、工程(c)の後に、前記亜臨界流体から前記副アルカロイドを分離する工程を含む、請求項2記載の方法。
  13. 更に、工程(c)の後に、前記亜臨界流体から前記PAHを分離する工程を含む、請求項3又は4記載の方法。
  14. 前記分離が、工程(c)からの前記成分を含有する前記流体を、前記成分を前記亜臨界流体から分離することができる物質を含有する分離容器へと流すことを含む、請求項11記載の方法。
  15. 前記物質がクエン酸又はケイ酸マグネシウムを含む、請求項14記載の方法。
  16. 前記分離が、工程(c)からの前記副アルカロイドを含有する前記流体を、前記副アルカロイドを前記亜臨界流体から分離することができる物質を含有する分離容器へと流すことを含む、請求項12記載の方法。
  17. 前記物質がクエン酸又はケイ酸マグネシウムを含む、請求項16記載の方法。
  18. 前記分離が、工程(c)からの前記PAHを含有する前記流体を、前記PAHを前記亜臨界流体から分離することができる物質を含有する分離容器へと流すことを含む、請求項13記載の方法。
  19. 前記分離が、工程(c)からの前記成分を含有する前記亜臨界流体を分離容器へと流し、その際、前記亜臨界流体が圧力又は温度の変化を受けて、前記成分が沈殿することを含む、請求項11記載の方法。
  20. 前記分離が、工程(c)からの前記副アルカロイドを含有する前記亜臨界流体を分離容器へと流し、その際、前記亜臨界流体が圧力又は温度の変化を受けて、前記副アルカロイドが沈殿することを含む、請求項12記載の方法。
  21. 前記分離が、工程(c)からの前記PAHを含有する前記亜臨界流体を分離容器へと流し、その際、前記亜臨界流体が圧力又は温度の変化を受けて、前記PAHが沈殿することを含む、請求項13記載の方法。
  22. 更に、前記分離の後に、前記亜臨界流体を前記容器に再循環させる工程を含む、請求項11記載の方法。
  23. 更に、前記分離の後に、前記亜臨界流体を前記容器に再循環させる工程を含む、請求項12記載の方法。
  24. 更に、前記分離の後に、前記亜臨界流体を前記容器に再循環させる工程を含む、請求項13記載の方法。
  25. 前記再循環の間に、工程(b)で除去された風味又は芳香化合物が前記タバコ中に堆積する、請求項22記載の方法。
  26. 前記再循環の間に、工程(b)で除去された風味又は芳香化合物が前記タバコ中に堆積する、請求項23記載の方法。
  27. 前記再循環の間に、工程(b)で除去された風味又は芳香化合物が前記タバコ中に堆積する、請求項24記載の方法。
  28. 前記亜臨界流体が、二酸化炭素、フレオン22、プロパン、エタン、亜酸化窒素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項2〜5のいずれか1項に記載の方法。
  29. 前記タバコの含水量が少なくとも10%である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  30. 前記タバコのpHが4〜9である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  31. 前記成分がPAHである、請求項1又は5記載の方法。
  32. 前記成分が副アルカロイドである、請求項1又は5記載の方法。
  33. 請求項1記載の方法により処理されたタバコ。
  34. 請求項2記載の方法により処理されたタバコ。
  35. 請求項3記載の方法により処理されたタバコ。
  36. 請求項4記載の方法により処理されたタバコ。
  37. 請求項5記載の方法により処理されたタバコ。
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