NO127649B

NO127649B -

Info

Publication number: NO127649B
Application number: NO164569A
Authority: NO
Inventors: N Blitz
Original assignee: Billingsfors Langed Ab
Priority date: 1968-05-02
Filing date: 1969-04-21
Publication date: 1973-07-30
Also published as: DK124450B; DE1920618A1; FI47261C; FI47261B; SE325385B

Description

Fremgangsmåte til behandling av tobakk. Procedure for treating tobacco.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til behandling av tobakk som ikke bare tillater å minske innholdet av tjære og nikotin i selve tobakken, men først og fremst å minske innholdet av tjære og av kreftfremmende og irriterende stoffer i røken som danner seg når man røker den behandlede tobakk. The present invention relates to a method for treating tobacco which not only allows to reduce the content of tar and nicotine in the tobacco itself, but primarily to reduce the content of tar and cancer-promoting and irritating substances in the smoke that forms when the treated tobacco is smoked .

Det er faktisk påvist av giftigheten av tobakksrøk skyldes på en side nærværet av nikotin og på den annen side nærværet av visse kreftfremmende stoffer i røken. It has actually been proven that the toxicity of tobacco smoke is due on the one hand to the presence of nicotine and on the other hand to the presence of certain cancer-promoting substances in the smoke.

Der antas at den kreftfremmende ef-fekt av røken i det vesentlige skyldes nærværet av 3,4-benzopyren, men de nyere forskingsarbeider på dette område har vist at der finnes andre kreftfremmende aro-matiske kullvannstoffer som danner seg ved forbrenning av tobakk, såsom dibenzo-3,4,9,10-pyren, cyklopentan-5,6- (og -6,7)-benzo-l,2-antracen m. m. Videre finnes der også andre klasser av stoffer med kreftfremmende egenskaper: såsom alifatiske kullvannstoffer dannet ved «cracking» under den ved forbrenning forekommende de-stillasjon av parafiner som finnes i to-bakkblad, og brunfargede polymerisater på basis av pyrrol, aldehyder og ketoner samt på basis av pyrrolin, pyrrolidin, pyridin, f. eks. produkter som er beskrevet av S. Neu-komm og J. Bonnet (Heiv. XXXIX, 1724, It is assumed that the cancer-promoting effect of the smoke is essentially due to the presence of 3,4-benzopyrene, but recent research in this area has shown that there are other cancer-promoting aromatic hydrocarbons that form when tobacco is burned, such as dibenzo -3,4,9,10-pyrene, cyclopentane-5,6-(and -6,7)-benzo-1,2-anthracene, etc. Furthermore, there are also other classes of substances with cancer-promoting properties: such as aliphatic hydrocarbons formed by "cracking" during the distillation occurring during combustion of paraffins found in two-tray leaves, and brown colored polymers based on pyrrole, aldehydes and ketones as well as based on pyrroline, pyrrolidine, pyridine, e.g. products described by S. Neu-komm and J. Bonnet (Heiv. XXXIX, 1724,

(1956), XL, 113, 717 (1957), Oncologia 10, 107, 124, 137 (1857), Krebsforschung und Krebsbekåmpfung (under trykk). (1956), XL, 113, 717 (1957), Oncologia 10, 107, 124, 137 (1857), Krebsforschung und Krebsbekåmpfung (in press).

Mens nikotin, et særlig flyktig stoff, er tilstede såvel i den naturlige tobakk som i dens røk, finner man de kreftfremmende stoffer og blant dem i det vesentlige de polycykliske kullvannstoffer, så å si uteluk-kende i tobakksrøken. Dette betyr at ved forbrenningsprosessen under røkingen dannes i det vesentlige kreftfremmende stoffer. While nicotine, a particularly volatile substance, is present both in the natural tobacco and in its smoke, the cancer-promoting substances and among them mainly the polycyclic carbon water substances are found, so to speak, exclusively in the tobacco smoke. This means that cancer-promoting substances are essentially formed during the combustion process during smoking.

Tobakksrøken inneholder også irriterende stoffer, såsom flyktige baser og poly-mere derivater som også dannes under forbrenningen av tobakken. The tobacco smoke also contains irritating substances, such as volatile bases and polymeric derivatives which are also formed during the combustion of the tobacco.

Inntil nå bestod den eneste kommersi-elt anvendte måte til å holde tilbake visse grupper av skadelige stoffer i tobakksrø-ken, og spesielt til å holde tibake nikotin, i å anordne et filter ved sigarettenden eller i sigarettmunnstykket, hvilket filter ble dannet av organiske materialer eller av forskjellige mineraler (cellulose, siliciumdi-oksyd, m. m.).I de fleste tilfelle har således det anvendte middel en fysikalsk eller fysikalsk-kjemisk karakter og tjener til behandling av selve røken for å fjerne nikotin fra røken. Until now, the only commercially used way to retain certain groups of harmful substances in tobacco smoke, and in particular to retain nicotine, consisted in arranging a filter at the end of the cigarette or in the cigarette mouthpiece, which filter was formed from organic materials or of various minerals (cellulose, silicon dioxide, etc.). In most cases, the agent used thus has a physical or physico-chemical character and serves to treat the smoke itself to remove nicotine from the smoke.

Det er foreslått mange metoder til minsking av nikotin- og tjæreinnholdet i selve tobakken. Alle disse metoder bruker ett eller flere organiske oppløsningsmidler og man anvender dem etter ønske, til to-bakkblad, oppskåret tobakk og ferdig tobakk. Mesteparten av disse metoder må imidlertid utføres i flere trinn, idet hovedtrinnet består i en ekstraksjon, og de andre trinn består enten i fukting, pH-forandring ved alkalisering eller surgj øring, eller im-pregnering med en vandig oppløsning m. m. før eller etter hovedtrinnet. Many methods have been proposed for reducing the nicotine and tar content in the tobacco itself. All of these methods use one or more organic solvents and they are used as desired, for two-back leaf, cut tobacco and finished tobacco. Most of these methods, however, must be carried out in several steps, with the main step consisting of an extraction, and the other steps either consisting of wetting, pH change by alkalization or acidification, or impregnation with an aqueous solution etc. before or after the main step.

Det må forøvrig bemerkes at mange av disse metoder omfatter et gjeninnførings-trinn av tjære i den ekstraherte tobakk for å gi tobakken en normal aroma uten hvilken den ikke kunne røkes. Incidentally, it must be noted that many of these methods include a re-introduction step of tar in the extracted tobacco to give the tobacco a normal aroma without which it could not be smoked.

Det er også foreslått metoder bestående av et enkelt trinn, men alle disse metoder tillater ikke å behandle tobakken kontinuerlig, dvs. de kan ikke innlemmes i siga-rettenes kjedeproduksjon og gir ikke de ønskede praktiske fordeler. Ved en av disse metoder brukes et apparat omfattende store beholdere med gjennomhullet bunn, som må fylles separat og som sekundært er forbundet med oppløsningsmiddelkret-sen, idet oppløsningsmidlet består av pe-troleter (sp. v. 0,62 — 0,63), som er meget flyktig og har lette og lett antennbare damper og derfor krever anvendelsen av en lukket krets. Methods consisting of a single step have also been proposed, but all these methods do not allow the tobacco to be processed continuously, i.e. they cannot be incorporated into the chain production of the cigars and do not provide the desired practical advantages. In one of these methods, an apparatus is used comprising large containers with perforated bottoms, which must be filled separately and which are secondarily connected to the solvent circuit, the solvent consisting of petroleum ether (sp. v. 0.62 — 0.63), which is very volatile and has light and easily ignitable vapors and therefore requires the use of a closed circuit.

En annen metode bruker et lavtrykks-kammer (vakuumkammer) hvor tobakks-bladene er suspendert. Ekstraksjonen finner sted ved hjelp av trikloretylen eller et annet organisk oppløsningsmiddel mettet med en vandig oppløsning av kalciumnitrat. Another method uses a low-pressure chamber (vacuum chamber) where the tobacco leaves are suspended. The extraction takes place with the help of trichlorethylene or another organic solvent saturated with an aqueous solution of calcium nitrate.

En annen metode bruker et høytrykks-kammer for å kunne holde de normalt gass-formede fluor-klorerte kullvannstoffer i væskeform. Another method uses a high-pressure chamber to be able to keep the normally gaseous fluorine-chlorinated coal water substances in liquid form.

Man kan i alminnelighet si at alle disse ovenfor beskrevne metoder gir en tobakk hvis aroma er betydelig forandret, fordi alle disse metoder forsøker å ekstrahere alle giftige stoffer. Dette er forøvrig årsaken hvorfor mange av metodene påny innfører stoffer til det denikotiniserte ekstraherte materiale. Bortsett derfra er alle disse metoder temmelig . kompliserte og kostbare, og de er lite egnet til å brukes under den vanlige fremstilling av tobakk. In general, it can be said that all these methods described above give a tobacco whose aroma is significantly changed, because all these methods attempt to extract all toxic substances. Incidentally, this is the reason why many of the methods re-introduce substances to the denicotinized extracted material. Apart from that, all of these methods are pretty good. complicated and expensive, and they are not suitable for use during the normal manufacture of tobacco.

Oppfinnerne har funnet at det er nød-vendig å behandle selve tobakken ved å modifisere dens struktur for å minske eller eliminere de giftige virkninger og særlig den kreftfremmende og irriterende virkning av tobakksrøken. På denne måte kan de kreftfremmende og irriterende stoffer og deres forgjengere, dvs. stoffer som under forbrenningen av tobakken omdannes til kreftfremmende og irriterende substanser, i det minste delvis elimineres fra tobakken, eller forandres på en slik måte at de under røkingen ikke lenger er farlige. The inventors have found that it is necessary to treat the tobacco itself by modifying its structure in order to reduce or eliminate the toxic effects and especially the cancer-promoting and irritating effects of the tobacco smoke. In this way, the cancer-promoting and irritating substances and their predecessors, i.e. substances which during the combustion of the tobacco are converted into cancer-promoting and irritating substances, can be at least partially eliminated from the tobacco, or changed in such a way that during smoking they are no longer dangerous .

Dette oppnås ved å modifisere under alltid identiske betingelser strukturen av selve tobakken ved en delvis ekstraksjon utført hurtig og uten oppvarmning i ett enkelt trinn på en tobakk som befinner seg i dens naturlige fabrikasjonsprosess, før den tørkes og lagres, men etter at den er skåret. Ved denne strukturforandring forandres også, og alltid på den samme måte, forbrenningsprosessen under røkingen av tobakk, og den erholdte røk er mindre rik på giftige stoffer, såsom polymerisater, brune substanser, tjærestoffer og polycykliske kullvannstoffer. This is achieved by modifying, under always identical conditions, the structure of the tobacco itself by a partial extraction carried out quickly and without heating in a single step on a tobacco that is in its natural manufacturing process, before it is dried and stored, but after it has been cut. This structural change also changes, and always in the same way, the combustion process during the smoking of tobacco, and the smoke obtained is less rich in toxic substances, such as polymers, brown substances, tar substances and polycyclic coal water substances.

Det ønskede resultat erholdes ved å bruke et antennbart organisk oppløsnings-middel med et høyt kokepunkt. Ved en foretrukket utførelsesmåte bruker man f. eks. tørt kullstofftetraklorid i en mengde av 1—2 liter oppløsningsmiddel pr. 1 kg tobakk. Ekstraksjonen varer fortrinnsvis høyst en time og utføres fortrinnsvis ved en temperatur av 18—25° C, og man be-handler den skårne tobakk som fortrinnsvis inneholder 10—15 pst. relativ fuktighet ved omgivelsestemperatur (18—25° C) fortrinnsvis i høyst en time med oppløsnings-midlet i motstrøm. Den ekstraherte tobakk skylles, vannet dryppes av, og tobakken kan befris for de siste rester av oppløs-ningsmiddel ved hjelp av en luftstrøm eller ved hjelp av hvilke som helst passende midler, før tobakken føres til det neste fabrikasjonstrinn. The desired result is obtained by using a flammable organic solvent with a high boiling point. In a preferred embodiment, e.g. dry carbon tetrachloride in a quantity of 1-2 liters of solvent per 1 kg of tobacco. The extraction preferably lasts no more than one hour and is preferably carried out at a temperature of 18-25° C, and the cut tobacco, which preferably contains 10-15 percent relative humidity at ambient temperature (18-25° C), is treated for no more than hour with the solvent in countercurrent. The extracted tobacco is rinsed, the water is drained off, and the tobacco can be freed of the last remnants of solvent by means of an air current or by any suitable means, before the tobacco is carried to the next stage of manufacture.

Oppløsningsmidlet som fortrinnsvis består av kullstofftetraklorid eller et annet klorert kullvannstoff, kan dog velges blant alle ikke antennbare organiske oppløs-ningsmidler med et kokepunkt som ligger over 50° C. Behandlingen utføres uten opp-varming dvs. ved omgivelsestemperatur, hvilket gjør behandlingen meget enklere. For å utføre behandlingen kan man ta i bruk alle midler og innretninger som tillater en kontinuerlig ekstraksjon. The solvent, which preferably consists of carbon tetrachloride or another chlorinated carbon hydrogen, can however be chosen from among all non-flammable organic solvents with a boiling point above 50° C. The treatment is carried out without heating, i.e. at ambient temperature, which makes the treatment much easier. To carry out the treatment, you can use all means and devices that allow a continuous extraction.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater ikke bare å ekstrahere visse skadelige stoffer, eller deres forgjengere, fra tobakken, men den tillater først og fremst å forandre strukturen av tobakkbladet på en slik måte at skadelige stoffer på grunn av de forandrete forbrenningsbetingelser ikke lengre kan dannes i større mengder. The method according to the invention not only allows certain harmful substances, or their predecessors, to be extracted from the tobacco, but it primarily allows changing the structure of the tobacco leaf in such a way that harmful substances can no longer be formed in large quantities due to the changed combustion conditions .

Den ved fremgangsmåten erholdte tobakk har en forandret struktur, som i visse tilfelle direkte kan sees i mikroskopet, slik at ved forbrenningen dannes en røk hvor innholdet av tjærestoffer er minsket med minst 30 pst., innholdet av antracen- og pyrenderivater minsket med minst 40 pst. og av 3,4-benzopyren med minst 55 pst. De irriterende stoffer som er inneholdt i de, ikke i seg selv kreftfremmende, tjærestoffer, men som delvis er ansvarlige for røkhoste og delvis begunstiger dannelsen av lungekreft, finnes også i røken i en minsket mengde. Nikotin, hvis innhold også er minsket, blir dog ved fremgangsmåten Ifølge oppfinnelsen ikke fullstendig fjernet. The tobacco obtained by the method has a changed structure, which in certain cases can be directly seen under the microscope, so that during combustion a smoke is formed in which the content of tar substances is reduced by at least 30 per cent, the content of anthracene and pyrene derivatives is reduced by at least 40 per cent . and of 3,4-benzopyrene with at least 55 percent. The irritating substances contained in the tar substances, which are not in themselves carcinogenic, but which are partly responsible for smoker's cough and partly favor the formation of lung cancer, are also found in the smoke in a reduced quantity. Nicotine, whose content is also reduced, is however not completely removed by the method according to the invention.

Røken som fåes ved forbrenning av den i henhold til oppfinnelsen behandlede tobakk kan ikke lengre forårsake kreft, fordi de kreftfremmende og irriterende stoffer bare er tilstede i ikke skadelige mengder. Røken har imidlertid en stimulerende virkning som er viktig for mesteparten av røkere. Disse fordeler erholdes uten ve-sentlig forandring av røkens smak og aroma, slik at røkeren kan nyte tobakken uten å risikere kreft. Om ønsket, kan også niko-tininnholdet minskes ved hjelp f. eks. av et filter. The smoke obtained by burning the tobacco treated according to the invention can no longer cause cancer, because the cancer-promoting and irritating substances are only present in non-harmful quantities. However, the smoke has a stimulating effect which is important for most smokers. These benefits are obtained without significantly changing the taste and aroma of the smoke, so that the smoker can enjoy the tobacco without risking cancer. If desired, the nicotine content can also be reduced using e.g. of a filter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan f. eks. utføres i et U-formet rør som er åpent ved begge ender, som vist på den vedlagte skjematiske tegning. Skåret tobakk 1, ført på et transportbånd 2 som kommer fra skjæringsoperasjonen, innfø-res i et U-formet rør 3 forsynt med en sikt-løfteinnretning 4. Ved hjelp av siktene transporteres tobakken i motstrøm til en oppløsningssone 5 under omgivelsestemperatur, idet fersk tobakk først bringes i be-røring med det mest mettede oppløsnings-middel, som det er vanlig ved motstrøms-ekstraksjoner. Hastigheten av løfteinnret-ningen reguleres på en slik måte at tobakken ikke kan forbli lengere enn en time i kontakt med oppløsningsmidlet. Oppløs-ningsmidlet som er tilstede i røret i en mengde av 1—2 liter pr. kg tobakk fornyes kontinuerlig ved hjelp av fersk oppløs-ningsmiddel innført gjennom innførings-røret 6. På den annen side føres oppløs-ningsmidlet og ekstraktene kontinuerlig ut gjennom utløpsrøret 7. Oppløsningsmidlet kan da på kjent måte gjenvinnes og påny innføres i ekstraksjonskretsen, mens ekstraktene kan fraksjoneres, renses og så brukes. Den ekstraherte tobakk skylles meget hurtig med en liten mengde av opp-løsningsmiddel som sprøytes ut av munn-stykket 8, man lar den dryppe av i en sone 9 som befinner seg over nivået av oppløs-ningsmidlet i røret, man lar den passere gjennom en tørkesone 10 i hvilken tobakken befris for de siste rester av oppløsningsmid-del, f. eks. ved hjelp av en luftstrøm, og tilslutt transporteres tobakken til tørking og lagring og de vanlige produksjonstrinn. The method according to the invention can e.g. is carried out in a U-shaped pipe which is open at both ends, as shown in the attached schematic drawing. Cut tobacco 1, carried on a conveyor belt 2 that comes from the cutting operation, is introduced into a U-shaped pipe 3 equipped with a sieve-lifting device 4. With the help of the sieves, the tobacco is transported in countercurrent to a dissolution zone 5 under ambient temperature, as fresh tobacco first brought into contact with the most saturated solvent, as is usual in countercurrent extractions. The speed of the lifting device is regulated in such a way that the tobacco cannot remain in contact with the solvent for longer than one hour. The solvent which is present in the tube in an amount of 1-2 liters per kg of tobacco is continuously renewed using fresh solvent introduced through the introduction pipe 6. On the other hand, the solvent and the extracts are continuously fed out through the outlet pipe 7. The solvent can then be recovered in a known manner and reintroduced into the extraction circuit, while the extracts can fractionated, purified and then used. The extracted tobacco is rinsed very quickly with a small amount of solvent which is sprayed out of the nozzle 8, it is allowed to drip off into a zone 9 which is located above the level of the solvent in the tube, it is allowed to pass through a drying zone 10 in which the tobacco is freed from the last remnants of solvent, e.g. by means of an air current, and finally the tobacco is transported to drying and storage and the usual production steps.

Selv om røken av denne tobakk be-holder hele aromaen av ikke behandlet tobakk, inneholder den dog en mindre mengde av tjæreaktige stoffer og av polycykliske kullvannstoffer enn ikke behandlet tobakk og det på en måte som er helt uavhengig av tobakkens opprinnelsessted. (Se tabell I). Although the smoke of this tobacco retains the full aroma of untreated tobacco, it does however contain a smaller amount of tar-like substances and of polycyclic coal water substances than untreated tobacco and that in a way that is completely independent of the tobacco's place of origin. (See Table I).

Det ovenfor beskrevne apparat danner bare et foretrukket middel for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Appa-ratet begrenser ikke oppfinnelsen på noen måte, og det kan erstattes av hvilken som helst annen innretning som tillater å ut-føre ekstraksjonen hurtig og uten oppvarmning, dvs. ved omgivelsestemperatur, og som kan innlemmes i den vanlige pro-duksjonsprosess. The apparatus described above forms only a preferred means for carrying out the method according to the invention. The apparatus does not limit the invention in any way, and it can be replaced by any other device which allows the extraction to be carried out quickly and without heating, i.e. at ambient temperature, and which can be incorporated into the usual production process.

Fremgangsmåten tillater således å få, på kontinuerlig måte, en tobakk med en spesiell struktur, hvis forbrenning ikke be-virker dannelsen av en like stor mengde av polycykliske kullvannstoffer, særlig av 3,4-benzopyren, som forbrenning av en ikke behandlet tobakk i andre betingelser. The method thus allows to obtain, in a continuous manner, a tobacco with a special structure, the combustion of which does not cause the formation of an equal amount of polycyclic hydrocarbons, in particular of 3,4-benzopyrene, as the combustion of an untreated tobacco in other conditions.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig egnet til fremstilling av sigaretter. Den kan imidlertid også brukes til behandling av sigar- eller pipetobakk. I disse tilfelle foretrekkes det imidlertid ikke å behandle skåret tobakk, men hele blad eller ferdige sigarer. The method according to the invention is particularly suitable for the production of cigarettes. However, it can also be used to treat cigar or pipe tobacco. In these cases, however, it is preferred not to treat cut tobacco, but whole leaves or finished cigars.

Claims

1. Procedure for continuous treatment of tobacco to change or modify its structure in such a way that when the tobacco is burned, a smoke is formed in which the content of tar-like substances is reduced by at least 30 percent, the content of anthracene and pyrene derivatives is reduced by at least 40 per cent and of 3,4 benzopyrene with at least 55 per cent, characterized in that the cut tobacco with a moisture content of 10-15 per cent is subjected to an extraction in a single step for a maximum of one hour, preferably at room temperature under normal pressure , with a chlorinated coal hydrogen, with the exception of fluorochlorocarbon hydrogen.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the treatment is carried out between the cutting of the tobacco and the next stage of the normal production.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the extraction is carried out using carbon tetrachloride.

4. Method as stated in claim 1, 2 or 3, characterized in that the ratio between the solvent and the mixture none is 1-2 liters of solvent per 1 kg of tobacco.