PL89429B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania namiastki tytoniowej odpowiedniej do wytwarzania papierosów, cygar, palenia w fajce itjp.

Wiadomo, ze weglowodany podczas ogrzewania traca na wadze, twomzac prostsze anhydrocukry i ulegaja czesciowo lub calkowicie (rozkladowi na zwiazki organiczne o malym ciezarze czasteczko¬ wym, takie jiak aldehydy mrówkowy i octowy, kwas mrówkowy, metan, tlenki wegla i inne zwiazki or- gamliiczne, a takze wode. Z celulozy wskutek ogrze¬ wania powstaja glównie jednostki anhydroglikozy, zwlaszcza lewoskretnego ghlkazanu.

W [brytyjskim patencie nr 1113 979 opisano spo¬ sób wytwarzania modyfikowanego weglowodanu odjpowiedniego do mieszanek dla palaczy, polega¬ jacy na tym, ze weglowodan poddaje sie katalitycz¬ nej degradacji w temperaturze 100—250°C, az do uzyskania produktu w ilosci ponizej 90% w stosun¬ ku do wagi wyjsciowego weglowodanu. Degradacja w tym procesie przebiega calkowicie inaczej niz bez uzycia katalizatora i uzyskanie produkty w oby¬ dwóch przypadkach sa calkowicie rózne.

Dotychczas sadzono, ze ogrzewanie weglowodanów powyzej ,250°C, nawet przy stosowaniu katalizato¬ ra, powoduje ich degradacje co najmniej z czescio¬ wym rozkladem ma zwiazki o malym ciezarze cza¬ steczkowym, jaMe uzyskuje sie ibez stosowania ka¬ talizatora.

Stwierdzono dbecnie, ze w ofoecnosci (katalizato¬ ra degradacja weglowodanów do anhydrocukrów i mniejszych jednostek przez ogrzewanie nawet w temperaturze powyzej 250°C nie przebiega w wiekszym rozmiarze. Krzywa A na zalaczonymi wytoesie przedstawia zaleznosc ubytku ciezaru od wzrostu temperatury ogrzewanej a-celulozy, a ikrzy- wa B wykazuje te zaleznosc podczas ogrzewania a-celulozy z dodatkiem 5% wagowych amidosulfo- nianu amonu, jako katalizatora.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania na¬ miastki tytoniowej polega na tym, ze weglowodian poddaje sie katalitycznej degradacji przez ogrzewa¬ lnie w temperaturze powyzej 250CC, korzystnie do 300°C, az ido uzyskania stalej pozostalosci w ilosci 50—90% Wagowych, korzystnie 65—90% wagowych uzytego weglowodanu i 'ewentualnie poddaje sie odbieleniu, laczy ze srodkiem wiazacym i przetwa¬ rza na namiastke dla palaczy.

Stosowanie w sposoibie wedlug wynalazku odpo¬ wiednio wysokiej temperatury degradacji wymaga znacznego ograniczenia czasu ogrzewania weglo¬ wodanu w celu nie dopuszczenia do przekroczenia ustalonej granicy ubytku wagi wyjsciowego weglo¬ wodanu, przy czym czas ogrzewania w ustalonej temperaturze zalezy glównie od wlasciwosci uzyte¬ go katalizatora. Na ogól wymagany czas ogrzewa¬ nia waha sie w granicy od kilku minut, np. okolo minut w temperaturze 250°C do kilku sekund w temperaturze 300°C. Krótszy okres czasu ogrzewania w procesie degradacji weglowodanów stanowi ulep¬ szenie techniczne w stosunku do procesu opisanego 89 42989 429 w brytyjsMim opisie patentowym nr 1113 979, umoz¬ liwiajac zmacane zwiekszenie wydajnosci produktu w procesie ciaglym, w -równym stopniu zadowalaja- cym pod wzgledem jiakoisciowym. W wyzszych tem¬ peraturach, (np. w temperatuirze powyzej 270°C, moze byc wskazane prowadzenie procesu w atmo- sferze beztlenowej.

Korzystnym weglowodanem stosowanym w spo¬ sobie wedlug wynalazku jest celuloza, a takze jej pochodne, np. metyloceluloza. Mozna równiez sto¬ sowac inne produkty stanowiace lub zawierajace weglowodany, np. skrobie ryzowa, ziemniaczana, kukurydziana, alginiany, pektyny, zywice naturalne, np. gume tragakajntowa, gume arabska, zywice ze straczków drzewa swietojanskiego oraz prostsze we¬ glowodany zawierajace cukry proste i dwucukiry, np. gliikoze i sacharoze.

Katalizatory stosowane w procesie degradacji termicznej moga miec charakter kwasowy lub za¬ sadowy, jednak korzystniej kwasowy.

Szczególnie korzystnymi kaiteliizaitorami sa mocne kwasy i ich sole ze slabymi zasadami, np. kwasy: amidosulfonowy, fosforowy, saatrkowy, solny, nad¬ chlorowy, trójchlorooctowy, ortofosfoiran dwuamo- nowy, ortofosforan jednoamonowy, siarczan amono¬ wy, chlorek zelazowy, chlorek cynkowy, chlorek cy¬ nowy, chlorek glinowy, a zwlaszcza amidosulfonian amonowy.

Sposród katalizatorów zasadowych wymienda sie wodorotlenki metali alkalicznych^ np. wodorotlenki sodu i potasu, a takze sole metali alkalicznych ze slabymi kwasami, np. weglany i mleczany sodu i po¬ tasu.

W celu zabezpieczenia przed nadmiierinym stop¬ niem degradacji weglowodanu wedlug 'krzywej A przedstawionej na zalaczonym rysunku weglowodan poddawany degradacji powinien zawierac kataliza¬ tor w ilosci co najmniej 1% wagowego w sttdlsunku do weglowodanu, korzytsnie 2*5—20% wagowych.

W sposobie wedlug wynalazku weglowodany mo¬ ga byc poddane procesowi degradacji w kazdej do¬ godniej postaci, np. w postaci proszku lub arkuszy.

Tak jak w procesie opisanym w opisie patentowym brytyjskim nr 1113979, produkt weglowodanowy w postaci arkuszy moze byc nasycony roztworem katalizatora przez zanurzenie lub natryskiwanie i wysuszenie, lub w postaci proszku zmieszany 2 roztworem katalizatora i wysuszony.

Weglowodany poddane procesowi sposobem we¬ dlug wynalazku staja sie czarnym, zdegradowanym produktem, przy czym czarny kolor moze byc nie¬ pozadany. Kolor ten mozna jednak wybielic do bar¬ wy brazowej podobnej ido tytoniu stosowanego ido papierosów, przez poddanie otrzymanego produktu dzialaniu kwasu azotowego, amoniaku lub nadtlen¬ ku wodoru, korzystnie w temperaturze podwyzszo¬ nej.

Produkt weglowodanowy, po termicznej degrada¬ cji i ewentualnie odbarwieniu, przetwarza sie, przy uzyciu roztworu srodka wiazacego, nadajac mu po¬ stac upodobniajaca do tytoniu. Stadium to w pro¬ cesie wedlug wynalazku mozna prowadzic w spo¬ sób opisany w brytyjskim opisie patentowym nr 1113 979. Mozna np. otrzymany produkt roz¬ drobnic na proszek, zmieszac z roztworem srodka 4 Wiazacego, np. pochodnie) celulozy,jrozpuszczalnej w wodzie, takiej jak metylo- lub etyloceluloza, kar- boksymelyioceiuioza lub jej sól, albo skrobii, algi- nianu, pektyny, zywic naturalnych, takich jak zy- wica ze straczków drzewa swietojanskiego, nastep¬ nie uformowac folie i wysuszyc. Równiez mozna mieszanine zdegradowanego produktu weglowoda¬ nowego ze srodkiem wiazacym wytloczyc w postaci nici lub tasmy. Otrzymana folie, nic lub 'tasme moz- na nastepnie rozdrobnic na produkt podobny do ty¬ toniu i korzystnie poddac kohdycjonowaniu w wil¬ gotnej atmosferze do nadania mu wilgotnosci 5— % wagowych i uczynnic igo w ten sposób bardziej odpowiednim ido sitosowania.

Namiastki tytoniowe wytwarzane sposobem we¬ dlug wynalazku, jak równiez w procesie opisanym w brytyjskim opisie patentowym nr 1113 979, daja wyzsza jakosc i posmak wytwarzanego idymiu w po¬ równaniu z odpowiadajacymi im mieszankami wy- twarzanymi z weglowodanów nlie poddawanych ter¬ micznej obróbce, ponadto daja one idym bardziej lagodny i mniej drazniacy. Dym wytwarzany z tych mieszanek zawiera mniej smól niz dym z ty¬ toniu. Produkty termicznej ^degradacji weglowoda- 2» nów sposobem wedlug wynalazku moga wystepo¬ wac w mieszankach w szerszym zakresie i konsek¬ wentnie w dymiej, niz w mieszankach zawieraja- cych weglowodany nie poddawane takiej obróbce termicznej, a nawet mieszankach zawierajacych iyl- ko 'tyton. Na przyklad, przez wprowadzenie dodat- • ków smakowych i aromatyzujacych mozna zmieniac wlasciwosci dymu w szerokim zakresie, odpowia¬ dajacym gustom palaczy, przy czym mozna równiez dodawac zadana ilosc nikotyny, której obecnosc w odpowiedniej proporcji jest wskazana, jako sklad¬ nik imliieszanki dymotwórczej.

Oczywiscie, namiastki tytoniowe dla palaczy wy¬ twarzane sposobem wedlug wynalazku moga zawie¬ rac dodatkowo inne skladniki zazwyczaj stosowane 40 w mieszankach, np .tyton, weglowodany nie podda¬ ne obróbce, inne organiczne substancje dymotwór¬ cze, a takze rózne srodki modyfikujace. Namiastki te moga zawierac np. substancje podtrzymujace zarzenie, srodki polepszajace spoistosc i barwe po- 45 piolu, a takze leki ii inne. Z licznych substancji aro¬ matyzujacych, wplywajacych na posmak i zapach dymu, mozna korzystnie stosowac ekstrakty tyto¬ niowe, estry, olejki eteryczne, mentol, bób tomka, waniline itd. Glicerol i glikole, np. glikol etyleno- 50 wy, #ikol dwu-, trój- i czteroetylenowy sa stoso¬ wane jako substancje pochlaniajace wilgoc.

Namiastki tytoniowe wytwarzane sposobem we¬ dlug wynalazku moga zawierac równiez wypelnia¬ cze, nieorganiiczne, korzystnie w ilosci 40—05% wa- 55 gowych, sluzace do podtrzymywania i regulowania szybkosci spalania, jak opisano w 'brytyjskim opisie patentowym nr 1299 296. Dodatek takich skladni¬ ków np. mieszaniny weglanu wapnia i magnezu, jeszcze bardziej pomniejsza ilosc szkodliwych sklad- 60 ników wystepujacych w dymie.

Wynalazek objasniaja, nie ograniczajac jego za¬ kresy nizej podane przyklady, w których czesci oznaczaja czesci wagowe.

Przyklad I. 1,0 czesc a-celulozy, ufonmowa- 6i nej z miazgi w postaci arkusza, zanurzono w 5%89 429 roztworze wodnym amidosulfcHiianu sodu i wypra¬ sowano miedzy walcami, pozostawiajac 1 czesc roz¬ tworu, po czym wysuszono w atmosferze powietrza o temperaturze 270°C w ciagu i00 sekund. Otrzy- maino czanny produkt degradacji o masie 76% pierwotnej wagi a-celulozy i amidosulitanianu sodu.

Produkt ideginadacjii przetworzono na folie, a na¬ stepnie ma papierosy w sposób jak opisano w bry- -tyjiskiim opiisie patentowym or 1113 979. Dym z pa¬ pierosów, wydzielajacy sie bezposrednio, jak rów¬ niez wciagany przez palacza, byl lagodniejszy i mmiej idrazniacy oczy i gardlo', niz dym ze zwy¬ klego papierosa zawierajacego tyton.

Przyklad II. 1*0 czesc cHcelulozy, uformowa¬ nej z miazgi w postaci arkusza, zanurzono w 7% roztworze wodnym amiidosulfonianu sodu i wypra¬ sowano miedzy walcami, pozostawiajac 1 czesc roz¬ tworu, po czym wysuszono w temperaturze 165°C, a nastepnie ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 205°C w ciagu 2 minut i uzyskano produkt degradacji w ilosci 73% pierwotnej wagi o barwie czarnej. 26,9 czesci zdegradowanego pro¬ duktu zmieszano z 6,7 czesciami glioerolu, 9,6 cze¬ sciami kairboksyrnetylocelulozy sodowej, 21,3 cze¬ sciami weg[Lanu wapnia i 35,5 czesciami magnezy¬ tu i otrzymana mieszanine przetworzono na folie w sposób jak opisano w bryryijiskim patencie nr 1 29(9 296. Otrzymana folie rozdrobniono i prze¬ tworzono na papierosy. Dym z papierosów, wy¬ dzielajacy sie bezposrednio jak równiez wciagany przez palacza, byl lagodniejiszy i mniej idrazniacy oczy i gardlo, niz dym ze zwyklego papierosa za¬ wierajacego tyton.

Otrzymany produkt degradacji byl poddany pi¬ rolizie w warunkach normalnych, w temperaturze 600°C i analiza chromatograficzna produktów piro¬ lizy wykazala znacznie mniejisza iHosc dwóch szcze¬ gólnie (drazniacych zwiazków — aldehydu octowe¬ go i akroleiny, w porównaniu do produktów otrzy¬ manych z wyjsciowej celulozy poddanej pirolizie w "tych samych warunkach. Wzgledne ilosci alde¬ hydu octowego i akroleiny obliczone w jednostkach umownych (wysokosc pików zarejestrowanych na wykresie) byly nastepujace: aldehyd octowy akrolelina celuloza powyzej 250 148 produktdegraldacji 80 45 Podobny czarny produkt degradacji otrzymano1, prowadzac proces w takich samych warunkach opi¬ sanych wyzej z ta róznica, ze celuloze ogrzewano w atmosferze powietrza o temperaturze 300°C w ciagu 1,5 minuty.

Przyklad III. Powtórzono proces opisany w przykladzie II z ta róznica, ze uzyto roztwór wod¬ ny kwasu siarkowego i ogrzewano w atmosferze powietrza o .temperaturze 280°C. Czas ogrzewania celulozy wynosil 1,5 minut, przy czym uzyskano produkt (degradacji w ilosci 75% pierwotnej wagi celulozy. Wytworzone papierosy byly mniej 'draz¬ niace oczy i gardlo. Ilosc aldehydu octowego i akro¬ leiny w próbach porównawczych byly nastepujace: aldehyd octowy akrolelina celuloza powyzej 250 148 produkt(degradacji 95 40 6 Przyklad IV. Powtórzono proces opisany w przykladzie II z ta róznica, ze uzyto roztwór wodny wodorotlenku sodu i ogrzewano w atmosferze po¬ wietrza o temperaturze 275°C. Czas ogrzewania ce- Mozy wynosil 3 minuty i uzyskano produkt degra¬ dacji w ilosci 80% pierwotnej wagi celulozy. Wy¬ tworzone papierosy byly mniej drazniace oczy i gar¬ dlo. Ilosc aldehydu octowego i akroleiiny w próbach porównawczych byly nastepujace: aldehyd octowy lakroleina celuloza powyzej 250 148 produkt degradacji 130 41 Przyklad V. Powtórzono proces opisany w przykladzie II z ta róznica, ze uzyto 10% roztwór wodny weglanu sodu i ogrzewano w atmosferze po¬ wietrza o temperaturze 270°C. Czas ogrzewania ce¬ lulozy wynosil 4 minuty i uzyskano produkt idegra- 'dacji w ilosci 70% pierwotnej wagi celulozy. Wy- tworzone papierosy byly mniej drazniace oczy i gardloi. ilosc aldehydu octowego i akroleiny w pró¬ bach porównawczych byly nastepujace: aldehyd octowy akroleina celuloza 250 148 produkt degradacji 125 40 Przyklad VI. 20 czesci sacharozy zmieszano z 20 czesciami 10% iroztworu wodnego amidosulfio- nianu sodu i otrzymana paste wysuszono w tempe¬ raturze 60°C, po czym ogrzewano w atmosferze po- wietrza w temperaturze 280 C w ciagu 5 minut, uzyskujac produkt degradacji w ilosci 71% pier¬ wotnej wagi sacharozy. Wytworzono papierosy w sposób jak opisano w przykladzie II i dym z tych _ papierosów byl mniej drazniacy oczy i gardlo. Ilosc aldehydu octowego i akroleiny w próbach porów¬ nawczych 'byly iriastepujace: aldehyd octowy akroleina sacharoza powyzej 250 160 40 produkt degradacji 110 47 Przyklad VII. Powtórzono proces opisany w przykladzie VI z ta róznica, ze * uzyto glikoze za¬ miast sacharozy i ogrzewano w atmosferze powie¬ trza o temperaturze 280°C w ciagu 5 minut, uzy- 45 sikujac produkt degradacji w ilosci 73% pierwotnej wagi glikozy. Wytworzone papierosy byly mniej drazniace nos i gardlo. Ilosc aldehydu octowego i akroleiny w próbach porównawczych byly na¬ stepujace: 50 aldehyd octowy lakroleina glikoza powyzej1 250 150 produkt degradacji 100 45 Przyklad VIII. Powtórzono proces opisany 55 w przykladzie II z ta róznica, ze jako weglowodan uzyto skrobie i ogrzewano w atmosferze powietrza o temperaturze 275°C w ciagu 5 minut, uzyskujac produkt degradacji w ilosci 75% pierwotnej wagi skrobi. Wytworzone papierosy byty mniej drazniace 60 nos i gardlo. Ilosc aldehydu octowego i akroleiny w próbach porównawczych byly nastepujace: aldehyd octowy lakroleina skrobia powyzej 250 155 65 produkt degradacji 95 4089 429 8

Claims (9)

Zastrzezenia pateintowe

1. Sposób wytwarzania mamiasitki tytoniowej, zna¬ mienny tym, ze weglowodan poddaje s'ie katalitycz¬ nej degradacji przez ogrzewanie w temperaturze po¬ wyzej 250°C, korzystali© do 3O0°C, laz do uzyskania stalej pozostalosci w ilosci 50—90% wagowych, ko¬ rzystnie 65—90% wagowych uzytego weglowodanu i ewentualnie poddaje sie odbieleniu, laczy ze srod¬ kiem wiazacym i przetwarza na namiastke dla pa¬ laczy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jiako weglowodan stosuje sie celuloze.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako weglowodan stosuje sie skrobie.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako katalizator degradacji przez ogrzewanie stosu¬ je sie mocny kwas lub jego sól ze slaJba zasada. 10 15

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze jako kataliaztor stosuje sie artiidosulCooian sodu.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze lkataliiza!tor degradacji sttosuje sie w Mosci 1^20% wagowych w stosunku do wyjisciowego weglowoda¬ nu.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze weglowodan w postaci arkuszy lub proszku naj¬ pierw nasyca sie 'roztworem katalizatora i suszy.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do mieszaniny zawierajacej pozostalosc po degra¬ dacji weglowodanu wprowadza sie dodatkowo wy¬ pelniacze nieorganiczne sluzace do podtrzymywa¬ nia i regulowania szybkosci spalania namiasitiki ty- toniowej.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze jako wypelniacz nieorganiczny stosuje sie miesza¬ nine weglanu wapnia i magnezu. *100 400 500 6ÓO , . TEMPERATURA ^°c) PZGraf. Bydg. Zam. 3994/76. Nakl. 100 egz. Cena 10 zl