Opis patentowy opublikowano: 20.06.1977 89301 MKP A24b 15/00 Int. Cl.2 A24B 15/00 i -n Twórca wynalazku: — Uprawniony z patentu: Imperial Chemical Industries Limited, Londyn (Wielka Brytania) Sposób wytwarzania mieszanki tytoniowej i Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania ulepszo¬ nej mieszanki tytoniowej.W brytyjskim opisie patentowym nr 1113 979 pro¬ ponowano zastapienie w mieszankach tytoniowych co najmniej czesci tytoniu zmodyfikowanym pro¬ duktem weglowodanowym, wytworzonym przez poddanie weglowodanu katalitycznej degradacji w temperaturze 100—250°C az do uzyskania wagi zdegradowanego materialu ponizej 90;% jego wagi pierwotnej.Obecnie stwierdzono, ze równiez katalityczna de¬ gradacja termiczna tytoniu daje korzystne wyniki.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze ty¬ ton poddaje sie katalitycznej degradacji termicznej w temperaturze co najmniej 100°C, zazwyczaj 100— 300°C, korzystnie 100—250°, zwlaszcza 160—250°C, az do uzyskania ponizej 90% jego pierwotnej wagi.Pozadane jest, aby material zdegradowany nie mial ponizej 70% jego pierwotnej wagi.W sposobie wedlug wynalazku mozna stosowac wszelkie gatunki tytoniu, lacznie z tytoniem papie¬ rosowym Virginia FCV preparowanym w dymie oraz mocniejsze tytonie, takie jak Burley i Rustica.W sposobie wedlug wynalazku mozna stosowac jako katalizator kazda substancje przyspieszajaca degradacje termiczna tytoniu lub obnizajaca tem¬ perature degradacji termicznej. Zwlaszcza skuteczne sa substancje kwasowe, przy czym korzystne jako katalizatory sa mocne kwasy i ich sole ze slaba zasada. Mozna stosowac kwasy nieorganiczne takie jak kwas siarkowy, fosforowy i solny, a jako sole slabych zasad takie jak siarczan amonu, wodoro- fosforan dwuamonowy, chlorek zelazowy a zwlasz¬ cza amidosulfonian amonu. Skutecznymi kataliza¬ torami sa równiez substancje alkaliczne, np. wo¬ dorotlenki alkaliczne takie jak wodorotlenek sodu oraz sole alkaliczne slabych kwasów, np. weglan sodu. Jednak jesli stosuje sie katalizatory alkalicz¬ ne, nalezy substancje zdegradowana przed jej uzy¬ ciem do palenia przemyc az do zasadniczego uwol¬ nienia od katalizatora. ' Katalizator stosuje sie w ilosci 1—20%, korzystnie 3—8% w stosunku do wagi tytoniu.Sposób wedlug wynalazku mozna prowadzic przy stosowaniu kazdej dogodnej postaci tytoniu, np. w postaci lisci, proszku lub arkusza. W tytoniu, poddawanym obróbce moga wystepowac równiez inne substancje, obojetne w warunkach degradacji, np. obojetne sole i obojetne srodki wiazace.W sposobie wedlug wynalazku wszelkie lotne substancje moga byc usuwane ze strefy, w której nastepuje degradacja termiczna. W procesie degra¬ dacji, jak stwierdzono, nastepuje efekt degradacji w stosunku do celulozy i innych skladników weglo¬ wodanowych tytoniu, przez wydzielenie wody i in¬ nych substancji lotnych.Czas degradacji zalezy od temperatury, kataliza¬ tora, fizycznego stanu tytoniu i zadanego efektu. 89 3013 89 301 4 W procesie degradacji wedlug wynalazku za¬ chodzi, zmiana barwy tytoniu do ciemnobrazowo- czarnego, przy czym nieoczekiwanie stwierdzono, ze degradacja termiczna tytoniu nadaje produktowi podczas palenia wzmozony smak i zapach tytoniu, co wskazuje, ze znajdujace sie w tytoniu srodki aromatyzujace zachowuja nieoczekiwana trwalosc w warunkach procesu.Ogrzewanie tytoniu bez uzycia katalizatora po¬ woduje znaczna strate na wadze i przy dalszym ogrzewaniu pozostalosc imoze wykazac ponizej 90,% jego pierwotnej wagi i pozostalosc "ta nie poprawia aromatu i smaku dymu w porównaniu z oryginal¬ nym tytoniem, przy czym dym ten jest bez porów¬ nania gorszy pod wzgledem smakowym niz dym z produktu degradacji wedlug wynalazku.W sposobie wedlug wynalazku tyton najpierw ogrzewa sie bez udzialu katalizatora a nastepnie kontynuuje sie ogrzewanie w obecnosci katalizatora.Dalsza korzyscia sposobu wedlug wynalazku jest obnizenie wytwarzania sie formaldehydu podczas palenia w porównaniu do tytoniu nie poddawanego takiej obróbce. Jak wiadomo, formaldehyd jest groznym skladnikiem dymu tytoniowego o ogólnie toksycznym dzialaniu na rzeski.Przy stosowaniu katalizatora kwasowego takiego jak kwas siarkowy korzystne jest zobojetnienie ca¬ lej pozostalej kwasowosci w zdegradowanej ter¬ micznie mieszance przez dodanie amoniaku.Zdegradowany termicznie produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku mozna dowolnie po¬ laczyc z innymi substancjami bedacymi normalny¬ mi skladnikami mieszanek tytoniowych, np. z ty¬ toniem, weglowodanami, zmodyfikowanymi weglo¬ wodanami, zwlaszcza z weglowodanami zdegrado¬ wanymi termicznie, a zwlaszcza ze zdegradowana termicznie celuloza wytworzona wedlug brytyjskiego opisu patentowego nr 1113 979 lub z innymi sub¬ stancjami dymotwórczymi a takze z róznymi srod¬ kami modyfikujacymi, zazwyczaj stosowanymi do mieszanek tytoniowych.Tak np. mieszanki tytoniowe, zawierajace sub¬ stancje zdegradowane termicznie, wytworzone spo¬ sobem wedlug wynalazku, moga .'zawierac równiez katalizatory podtrzymujaoe zarzenie, substancje po¬ lepszajace zawartosc popiolu lub barwy, nikotyne, srodki aromatyzujace, srodki utrzymujace wilgoc, leki lub wypelniacze nieorganiczne.Jako katalizatory podtrzymujace zarzenie korzyst¬ nie stosuje sie zwiazki metali alkalicznych. Jako substancje ulepszajace popiól stosuje sie sole amo¬ nowe, metali alkalicznych lub metali ziem alkalicz¬ nych, a zwlaszcza sole magnezu, wapnia, lub amo¬ nu, przy czym szczególnie skutecznym srodkiem utrzymujacym zawartosc popiolu jest bentonit.Do mieszanki mozna wprowadzic liczne korzystne substancje aromatyzujace, takie jak ekstrakty ty¬ toniowe, estry organiczne, olejki eteryczne, mentol, nasiona tomka lub waniline., Dogodnymi srodkami utrzymujacymi wilgoc sa glicerol i glikole takie jak np. glikol etylenewy lub glikol dwu-, Jrój- i czteroetylenowy.Korzystnie stosuje sie wypelniacze nieorganiczne w celu regulowania szybkosci spalania mieszanki.Przez wywazenie proporcji pomiedzy jonami przy¬ spieszajacymi spalanie i jonami opózniajacymi spa- lanie, w sposób jak opisano w brytyjskim patencie nr 1299 296, mozna regulowac dopuszczalna szyb¬ kosc spalania nawet wówczas, gdy wprowadza sie duze ilosci, np. 40% wagowych lub wiecej, wy¬ pelniacza. Jako wypelniacze stosuje sie weglany, io zwlaszcza weglany wapnia i magnezu, szczególnie razem w odpowiedniej proporcji, regulujacej szyb¬ kosc spalania. Obojetne wypelniacze porowate moga ulatwiac spalanie przez nadawanie mieszance bardziej otwartej budowy i ulatwianie przez to dostepu tlenu.W celu uzyskania mieszanek tytoniowych symu¬ lujacych tyton przygotowuje sie zdegradowana ter¬ micznie mieszanke w postaci arkuszy i poddaje krajaniu w postaci mieszanki papierosowej lub faj- kowej. W celu uzyskania mieszanki tytoniowej w postaci arkuszy, material zdegradowany termicznie, jesli juz wystepuje w postaci arkuszy, nalezy pociac i uzupelnic odpowiednimi dodatkami. Produkt zde¬ gradowany termicznie w innej postaci niz w arku- szach, który jest zbyt wiotki, aby go wlasciwie pokrajac, mozna rozdrobnic ma proszek i uformowac w arkusze w znany sposób, np. skruszony material mozna zmieszac z roztworem srodka wiazacego, takiego jak pochodna celulozy rozpuszczalna w wo- dzie, alkohol poliwinylowy, skrobia, pektyny, zy¬ wica lub klej roslinny, po czym uformowac w folie i wysuszyc. Jako srodek wiazacy korzystnie stosuje sie rozpuszczalna w wodzie metyloceluloza lub kar- boksymetyloceluloze sodowa, korzystnie o takiej wielkosci czasteczek powyzszych zwiazków, ze ich 2% roztwór wodny daje lepkosc co najmniej 1500 centypuazów w temperaturze 25°C. Inne skladniki stosowane do materialu zdegradowanego mozna wlaczyc do srodka wiazacego, a rozpuszczalne 40 skladniki mozna stosowac przez opryskanie ufor¬ mowanych arkuszy.W celu stosowania mieszanki tytoniowej do pa¬ pierosów lub fajek korzystnie jest przystosowac ja 45 w atmosferze wilgotnej do zawartosci wilgoci 5— % wagowych.Sposób wedlug wynalazku moze byc korzystnym sposobem polepszania smaku niskowartosciowego surowca tytoniowego, np. lodyzek i drobno sprosz- 50 kowanego surowca w rodzaju stosowanego w na¬ miastkach tytoniowych.Wynalazek ilustruja nizej podane przyklady, w których wszystkie czesci podane sa wagowo. 55 Ocene smaku i zapachu podana w przykladach dokonal zespól palaczy specjalnie wybranych ze wzgledu na ich wrazliwosc na smak i zapach oraz dluga praktyke w ustalaniu jakosci smaku mie¬ szanek tytoniowych. 60 Przyklad I. Sproszkowany tyton Virginia FCV, uprzednio preparowany w dymie, nasycono roztworem wodnym aimidosulfonianu amonu i wy¬ suszono w celu otrzymania proszku zawierajacego 65 5% amidosulfoniamu amonu. Otrzymany- produkt \5 89301 6 ogrzewano w piecu w temperaturze 225°C w ciagu minut do utraty 20%i jego pierwotnej wagi.Otrzymany zdegradowany termicznie produkt, w postaci ciemnobrazowego do czarnego proszku, wy¬ mieszano z wodnym roztworem karboksymetyloce¬ lulozy sodowej (SCMC) z wymienionymi ponizej skladnikami, a nastepnie uformowano folie i wy¬ suszono. Otrzymano folie o nastepujacym skladzie: Produkt termicznie zdegradowany 57% SCMC 10;% gliceryna 14% kwas cytrynowy . A% cytrynian potasu 5% weglan wapnia 10% .Folie pocieto w odpowiednie wlókna i wytworzono z niej papierosy. Przy paleniu mialy smak tytoniu.Przyklada II. Poddano degradacji termicznej tyton FCV i porównano pod wzgledem smakowym z takim samym tytoniem, lecz nie poddanym de¬ gradacji. 95 czesci tytoniu Virginia FCV preparowanego dymem spryskano roztworem 5 czesci amidosulfo- nianu amonu w 95 czesciach wody, nastepnie wysu¬ szono na powietrzu, po czym poddano obróbce ter- micznej w temperaturze 220—225°C w ciagu 20—25 minut do uzyskania 75 czesci cieminoDrazowego pro¬ duktu, który zmielono w mlynku kulowym i ufor¬ mowano arkusz w nastepujacy sposób.Do roztworu 4 czesci karboksymetylocelulozy so¬ dowej w 160 czesciach wody dodano, mieszajac, roz¬ twór 5,6 czesci glicerolu 2,0 czesci cytrynianu po¬ tasu i 1,6 czesci kwasu cytrynowego w 40 czesciach wody. Nastepnie dodano sucha mieszanine 4,0 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci otrzymanego ciemno¬ brazowego produktu i mieszano w ciagu co naj¬ mniej 1 godziny, po czym uformowano folie w su¬ szarce bebnowej o grubosci arkusza w stanie su¬ chym 48—52 g/m2.Otrzymana folie pocieto i wytworzono z niej pa¬ pierosy. Próby porównawcze dymu pod wzgledem smaku i zapachu przeprowadzone*z takimi samymi papierosami zawierajacymi niepreparowany tyton FCV wykazaly wyzszosc jakosciowa papierosów, zawierajacych tyton termicznie degradowany, pod wzgledem smaku i zapachu.Przyklad III. Poddano degradacji termicznej tyton FCV przy udziale kwasu siarkowego jako ka¬ talizatora i porównano pod wzgledem smaku i za¬ pachu z tytoniem FCV niepoddanym degradacji. 95 czesci tytoniu Virginia spryskano roztworem czesci stezonego kwasu siarkowego ze 100 czescia¬ mi wody, nastepnie wysuszono na powietrzu, po czym poddano obróbce cieplnej w temperaturze 220—225°C w ciagu 20—25 minut do uzyskania 80 czesci ciemnobrazowego produktu, który zmielono w mlynku kulowym i uformowano arkusz w naste¬ pujacy sposób.Do roztworu 4,0 czesci karboksymetylocelulozy sodowej w 160 czesciach wody dodano, mieszajac roztwór 5,6 czesci glicerolu, 2,0 czesci cytrynianu potasu i 1,6 czesci kwasu cytrynowego w 40 czes¬ ciach wody. Nastepnie dodano sucha mieszanine, 4,0 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci wyzej wy¬ mienionego ciemnobrazowego produktu i mieszano w ciagu co najmniej 1 godziny, po czym uformo¬ wano folie w suszarce bebnowej, o grubosci arkusza w stanie suchym 48—52 g/m2.Otrzymana folie pocieto i wytworzono z niej pa¬ pierosy. Próby porównawcze dymu pod wzgledem smaku i zapachu przeprowadzone z takimi samymi papierosami zawierajacymi jcdnak tyton nieprepa- rowany wykazaly wyzszosc jakosciowa pod wzgle¬ dem smaku i zapachu papierosów zawierajacych tyton termicznie degradowany.Przyklad IV. Poddano degradacji termicznej tyton Burley. 95 czesci tytoniu Burley spryskano roztworem czesci amidosulfonianu amonu z 95 czesciami wo- ,dy i ogrzewano w temperaturze 220—225°C w ciagu minut do uzyskania 83,6 czesci ciemnobrazowego produktu, który zmielono w mlynku kulowym, a nastepnie uformowano folie w sposób nastepujacy.Do roztworu 4,0 czesci karboksymetylocelulozy sodowej w 160 czesciach wody dodano, mieszajac, roztwór 5,6 czesci glicerolu, 2,0 czesci cytrynianu potasu i .1,6 czesci kwasu cytrynowego w 40 czes¬ ciach wody. Nastepnie dodano sucha mieszanine 4,0 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci otrzymanego wyzej ciemnobrazowego produktu i mieszano w cia¬ gu co najmniej jednej godziny, po czym uformo- ^ wano folie w suszarce bebnowej, o grubosci arkusza w stanie suchym 48—52 g/m2.Folie pokrajano i wytworzono z niej papierosy.Próby porównawcze dymu pod wzgledem smako¬ wym i zapachowym przeprowadzone z takimi sa- mymi papierosami zawierajacymi tyton niezdegra- dowany termicznie wykazaly wyzszosc jakosciowa papierosów zawierajacych tyton termicznie degra¬ dowany. Papieros ze zwyklym tytoniem Burley nie- preparowanym mial tylko lekki smak tytoniowo- 40 drzewny w porównaniu z wyraznym smakiem ty¬ toniowym papierosa zawierajacego termicznie zde¬ gradowany tyton Burley.Przyklad V. Wykonano degradacje termiczna tytoniu FCV i porównano z takim samym tytoniem 45 FCV, który byl równiez ogrzewany w takich sa¬ mych warunkach, lecz' bez udzialu katalizatora.Do roztworu 4,0 czesci kariboksymetalocelulozy so¬ dowej w 160 czesciach wody dodano, mieszajac roz- Crt twór 5,6 czesci glicerolu, 2,0 czesci cytrynianu po- 50 tasu i 1,6 czesci kwasu cytrynowego w 40 czesciach wody. Nastepnie dodano sucha mieszanine 4,0 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci wyzej otrzymanego produktu, rozdrobnionego i przesianego przez sito nr 120, otrzymanego przez obróbke cieplna pocie- 55 .... * tego tytoniu Virginia preparowanego dymem bez udzialu katalizatora w temperaturze 220—225°C w ciagu 20 minut, zdegradowanego do 80,% jego pier¬ wotnej wagi. Otrzymany produkt mieszano w ciagu co najmniej jednej godziny i uformowano folie w suszarce bebnowej, o grubosci arkusza w* stanie suchym 48—52 g/m2.Folie pocieto i wytworzono z niej papierosy. Oce¬ ne smakowo-zapachowa dymu przeprowadzono w 65 porównaniu z takimi samymi papierosami zawie-7 89 301 8 rajacymi termicznie zdegradowany tyton FCV w sposób jak opisano w przykladzie II i stwier¬ dzono wyzszosc jakosciowa papierosów z tytoniu poddanego degradacji termicznej przy udziale ka¬ talizatora. 5 Przyklad VI. Poddano degradacji termicznej tyton Burley i porównano go z tytoniem Burley, który byl podobnie ogrzewany, lecz bez udzialu ka¬ talizatora.Tyton Burley ogrzewano bez udzialu katalizatora 10 w temperaturze 220—225°C w ciagu 20—25 minut do uzyskania produktu, który stracil 13,4;% swojej pierwotnej wagi. Otrzymany produkt zmielono na proszek i przetworzono w folie w sposób naste¬ pujacy. !5 Do roztworu 4,0 czesci karfboksymetylocelulozy sodowej w 160 czesciach wody dodano, mieszajac, roztwór 5,6 czesci gliceryny, 2,0 czesci cytrynianu potasu i 1,6 czesci kwasu cytrynowego w 40 czes¬ ciach wody. Nastepnie dodano sucha mieszanine 4,0 20 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci wyzej wymie¬ nionego termicznie zdegradowanego pocietego tyto¬ niu Burley i mieszano w ciagu co najmniej jednej godziny, po czym uformowano folie w suszarce bebnowej, o grubosci arkusza w stanie suchym 25 48—52 g/m2.Folie pocieto i wytworzono z niej papierosy. Oce¬ ny smakowo-zapachowe tych papierosów w porów¬ naniu z papierosami zawierajacymi sproszkowany zdegradowany tyton Burley dokonano w sposób 30 jak opisano w przykladzie IV, która wykazala wyz¬ szosc jakosciowa tych papierosów. Papierosy za¬ wierajace tyton Burley ogrzewany bez udzialu ka¬ talizatora wykazywaly zasadniczo smak palacej sie celulozy i bardzo slabo przypominaly tyton. 30 Przyklad VII. 95 czesci tytoniu Virginia pre¬ parowanego dymem spryskano roztworem 5 czesci amidosulfonianu amonu w 95 czesciach wody, na¬ stepnie wysuszono na powietrzu i ogrzewano w temperaturze 180°C w ciagu 8 godzin do utraty^20% 35 jego pierwotnej wagi, po czym otrzymany produkt zmielono i przesiano przez sito nr 120.Do roztworu 4,0 czesci karboksymetylocelulozy sodowej dodano, mieszajac 4,8 czesci gliceryny, 2,0 czesci cytrynianiu potasu, i 1,6 czesci kwasu cytry- 40 nowego w 40 czesciach wody, nastepnie dodano sucha mieszanine 4,0 czesci weglanu wapnia i 22,8 czesci podanego obróbce cieplnej tyton FCV przy¬ gotowany w sposób jak opisano powyzej. Otrzy¬ many produkt mieszano w ciagu jednej godziny, 45 po czym uformowano folie w suszarce bebnowej do uzyskania arkusza o grubosci w stanie suchym 48—52 g/m2.Otrzymany arkusz pocieto i wytworzono z niego papierosy. ~* Ocena tych papierosów w porównaniu z podobny¬ mi papierosami zawierajacymi zmielony w mlynku 50 kulowym tyton FCV wykazala, ze dym tytoniowy byl lepszy jakosciowo w papierosach zawierajacych termicznie obrobiony tyton Virginia z udzialem amidosulfonianu amonu jako katalizatora. PL