CH643121A5

CH643121A5 - Verfahren zur herstellung eines rauchbaren materials und rauchbares material.

Info

Publication number: CH643121A5
Application number: CH705979A
Authority: CH
Inventors: Andrew T Lendvay; Helmut R R Wakeham; Gus D Keritsis
Original assignee: Philip Morris Inc
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1984-05-30
Also published as: US4256123A; GB2027580B; DE2931296C2; CA1110515A; DE2931296A1; AU4811679A; GB2027580A; AU528680B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rauchmaterials, das Tabakstengel- und/ oder -halmmaterialien enthält und das einen verminderten Gehalt an Teer und Nicotin beim Ziehen ohne einen unerwünschten, holzartigen Geschmack aufweist.

Als Ergebnis des Abstreifens von Blattabak bei der Vorbereitung zur Verwendung für Zigarrenumhüllungen oder -füllstoffe, Zigaretten und Rauchtabak werden Tabaknebenprodukte, wie Stengel, Halme und Blattabfälle, gesammelt. Diese Nebenprodukte sind für die direkte Einarbeitung in Rauchprodukte nicht sehr gut geeignet, obgleich ein Teil davon nur Herstellung von Schnupftabak und zum Gemisch mit Kautabak verwendet worden ist. Tabakstaub und dgl. werden beim Transport und Handhaben von Tabak erhalten. Obgleich in der Vergangenheit schon Versuche durchgeführt worden sind, diese Tabaknebenprodukte durch Bildung von rekonstituiertem Tabak wirtschaftlich zu verwenden (vgl. zum Beispiel US-PS 3 409 026 und 3 386 449), hat sich ein solcher rekonstituierter Tabak häufig als unerwünscht erwiesen, was auf die Schärfe, die schlechten Aromaeigenschaften und den Nebengeschmack des Rauchs zurückzuführen ist, der von diesem Material selbst dann erzeugt wird, wenn dieses mit natürlichem Blattabak kombiniert und in sehr kleinen Mengen verwendet wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn man Versuche anstellt, um Burleytabaknebenprodukte zu verwenden.

Obgleich rekonstituierter Tabak aus Tabaknebenprodukten hergestellt worden ist, hat er trotzdem einige der gleichen Eigenschaften wie natürlicher Blattabak. Es ist daher anzustreben, ein Verfahren zu entwickeln, durch das die weniger erwünschten Bestandteile von rekonstituiertem Tabak vermindert werden, während die Geruchs- und Aromaeigenschaften verbessert werden.

Die Verminderung von Teer und Nicotin in Tabakblattmaterial ist schon dadurch versucht worden, dass man ein Kohlenhydrat- oder Cellulosematerial, das in einer inerten Atmosphäre thermisch abgebaut oder pyrolysiert worden ist, in den Tabak einarbeitet. Solche Techniken werden z.B. in den US-PS 3 861 401, 3 861 402 und 4 019 521 beschrieben. In der US-PS 3 805 803 wird eine weitere Technik beschrieben, bei der der Teer- und Nicotingehalt von rekonstituiertem Tabakrauchmaterial durch Einarbeitung von Aktivkohle vermindert wird.

Die obigen Techniken haben viele Nachteile. Insbesondere erfordern sie alle die Zugabe von Fremdmaterialien für den Tabak. Diese Fremdmaterialien können die Aufnahme von Rauchprodukten, die solche Additive enthalten, verschlechtern.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines rauchbaren Materials aufgefunden, bei dem in wirtschaftlicher Weise Tabaknebenproduktmaterialien, insbesondere Stengel und Halme, verwendet werden können. Dieses Material ist nicht nur von dem unerwünschten «holzartigen» Geschmack oder der Schärfe und den unerwünschten Aromaeigenschaften der bekannten Produkte frei, die solche Tabaknebenprodukte enthalten, sondern es ergibt zusätzlich noch ein rauchbares Material mit einem verminderten Anteil von teil-chenförmigen Stoffen, insbesondere von Teer und Nicotin, und einer verminderten Zugzahl.

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Insbesondere wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem im wesentlichen alle obengenannten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden worden sind. Das erfindungsge-mässe rauchbare Material besteht daher aus 100% Tabak-pflanzenmaterial und die Verwendung von fremdem Nicht-tabakmaterial ist nicht erforderlich. Hierdurch wird es möglich, Tabaknebenproduktmaterialien, z.B. Stengel oder Halme, zu verwenden, während zur gleichen Zeit der unerwünschte, holzige Geschmack entfernt wird, der normalerweise mit solchen Materialien einhergeht. Weiterhin wird beim Rauchen der Anteil der resultierenden, gesamten, teil-chenförmigen Stoffe vermindert.

Gegenstand der Erfindung ist das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren zur Herstellung eines rauchbaren Materials.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ziemlich überraschend ein Rauchmaterial erhalten, dessen Teer- und Nicotingehalt im Hauptstromrauch gleich oder geringer ist als bei Tabakmaterialien, die entweder wärmebehandelte Cellulosematerialien oder Aktivkohle enthalten. Hierdurch wird zusammen mit der Tatsache, dass anstelle von Fremdadditiven 100%iges Tabakpflanzenmaterial verwendet wird, ein sehr gutes Material nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt aus, sondern auch vom Standpunkt des Verbrauchers erhalten.

Durch die Erfindung wird ein rauchbares Material in billiger Weise erhalten, bei dem sog. Nebenproduktmaterialien verwendet worden sind, um ein handelsübliches Produkt herzustellen. Das Produkt wird in einfacher und wirksamer Weise erhalten.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines rauchbaren Materials wird im allgemeinen wie folgt durchgeführt:

Zuerst wird Tabaknebenproduktmaterial pyrolysiert. Obgleich Tabaknebenproduktmaterial im allgemeinen Tabakfeinstoffe, -staub-, -Stengel und -halme enthält, wird das erfindungsgemässe Verfahren am besten bei Tabakstengeln und -halmen angewandt, da diese Materialien in erster Linie die unerwünschten Eigenschaften von rekonstituiertem Tabak ergeben, wenn dieser die genannten Materialien enthält. Dieses Verfahren ist besonders gut für Burleystengel- und -halmmaterial geeignet.

Im allgemeinen wird das Tabaknebenproduktmaterial in der Weise pyrolysiert, dass das Material einem thermischen Abbau bei einer Temperatur von 150 bis 700 °C über Zeiträume von Vi Minuten bis 72 Stunden oder mehr je nach der Behandlungstemperatur und dem gewünschten Gewichtsverlust unterworfen wird. Vorzugsweise liegt jedoch die Temperatur zwischen 250 und 500 °C und die Verweilzeit beträgt 1 Minute bis 2 Stunden.

Das Erhitzen des Tabaknebenproduktmaterials kann in einer oxidierenden Atmosphäre, wie z. B. Luft, erfolgen, vorausgesetzt, dass die Wärmebehandlung in einer geschlossenen Umgebung bis zu einer Temperatur von etwa 450 °C durchgeführt wird. Alternativ kann das Erhitzen auch in einer inerten Atmosphäre, z.B. Stickstoff, Kohlendioxid, Helium und dgl., durchgeführt werden. Vorzugsweise wird über einer Temperatur von 450 °C nur eine inerte Atmosphäre angewendet. Dies geschieht deswegen, um zu gewährleisten, dass keine Oxidation oder kein Verbrennen des Tabak-nebenproduktmaterials erfolgt, sondern nur ein pyrolyti-scher Abbau.

Anstelle der inerten Atmosphäre können die nichtoxidie-renden Bedingungen auch in der Weise erhalten werden,

dass man den thermischen Abbau unter Vakuumbedingungen durchführt.

Das Erhitzen in der Pyrolysestufe kann durch jede geeignete Quelle erfolgen, z. B. durch Strahlungshitze, Gashitze,

Ölhitze, Dampf-, Elektrizitäts- oder Mikrowellenenergie oder dgl.

Die Pyrolyse wird zweckmässig bis zu einem Ausmass durchgeführt, dass das Tabaknebenprodukt einen Gewichtsverlust von 40 bis 90% auf Trockengewichtsbasis und vorzugsweise von 45 bis 70% erfahrt. Im allgemeinen ist festgestellt worden, dass je grösser der Gewichtsverlust des Tabaknebenproduktmaterials ist, desto besser die resultierende Verminderung des teilchenförmigen Materials ist. Es ist jedoch nicht zweckmässig, das Material bis zu einem solchen Ausmass zu pyrolysieren, dass die Ansammlung von nichtflüchtigen Aschekomponenten so ist, dass ein Hauptstromrauch erhalten wird, der zu scharf ist.

Während der Pyrolyse kann es zweckmässig sein, obgleich es erfindungsgemäss nicht kritisch ist, flüchtige organische Materialien zu entfernen, die als Ergebnis der Pyrolyse erzeugt werden. Eine solche Entfernung der organischen Materialien kann z.B. durch Vakuummassnahmen erhalten werden. Alternativ können die flüchtigen Stoffe in der Weise entfernt werden, dass man die Pyrolysekammer unter einem positiven Druck hält, so dass die flüchtigen Materialien aus der Kammer herausgedrückt werden. Die Entfernung dieser flüchtigen Materialien verhindert die Möglichkeit, dass sie in dem pyrolysierten Tabaknebenproduktmaterial rückkondensieren. Es wird angenommen, dass die Entfernung dieser flüchtigen organischen Materialien die Bildung eines besseren Geschmacks und eines aromatischeren Produkts unterstützt. Obgleich eine derartige Stufe zweckmässig ist, ist sie mit Sicherheit für das erfindungsgemässe Verfahren nicht obligatorisch.

Das Tabaknebenproduktmaterial kann dem thermischen Abbauprozess in Form von Pulver oder von diskreten Teilchen, wie Fasern oder dgl., unterworfen werden. Es wird jedoch bevorzugt, die oben beschriebene thermische Behandlung durchzuführen, wenn sich das Tabaknebenproduktmaterial in Schnitzelform befindet.

Beim absatzweise geführten Betrieb wird das Material in einfacher Weise in eine umschlossene Kammer eingegeben, in der die speziellen Pyrolysebedingungen vorhanden sind. Danach wird das Material auf die Temperatur für den thermischen Abbau erhitzt und bei dieser Temperatur über die gewünschte Zeitspanne gehalten. Zur Verminderung der Kosten ist es jedoch vorzuziehen, die thermische Behandlung in kontinuierlicher Weise durchzuführen, wobei das Tabaknebenproduktmaterial auf ein sich bewegendes Förderband aufgebracht wird, das durch die umschlossene Heizkammer mit einer genügenden Geschwindigkeit hindurchläuft, dass der gewünschte Grad des thermischen Abbaus erhalten wird. -

Gewünschtenfalls kann vor der Durchführung der Pyrolysestufe das Tabaknebenproduktmaterial gegebenenfalls mit Wasser extrahiert werden, um wasserlösliche Bestandteile daraus zu entfernen. Bei Burleystengeltabakmaterial ist es besonders zweckmässig, den Gehalt der darin enthaltenen Kaliumsalze, z. B. von Kaliumnitrat, zu vermindern. Es wird angenommen, dass diese Kaliumsalze im allgemeinen in dem Endrauchprodukt unerwünscht sind, da sie zu einem schärferen Rauch beitragen. In einigen Fällen kann es jedoch zweckmässig sein, diese Salze nicht zu extrahieren. Es ist nämlich gut bekannt, dass Kalium ein kräftiger Verbrennungskatalysator ist. Ein Rauchmaterial, das Kalium enthält, brennt daher zwischen den Zügen rascher ab. Hierdurch wird die Anzahl der Züge pro Zigarette stark vermindert. Dies führt zu einer Verminderung in der Gesamtmenge von Teer und Nicotin, die von dem Verbraucher verbraucht wird, was ziemlich erwünscht ist. Weiterhin kann das Vorhandensein der Kaliumsalze in Fällen bevorzugt werden, wo die Menge des pyrolysierten Tabaknebenproduktes nur sehr gering ist und doch ein Rauchprodukt erhalten werden soll,

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das eine gewisse Abgabe hat. Die Stufe des Vorwaschens des Tabaknebenproduktmaterials vor der Pyrolyse zur Extraktion der wasserlöslichen Stoffe daraus hängt daher von dem gewünschten Endprodukt ab. Nach der Wasserextraktionsstufe können die Kaliumsalze aus dem Extrakt entfernt werden. Gewünschtenfalls können die restlichen, wasserlöslichen Bestandteile mit entweder der Aufschlämmung der Tabakteile oder alternativ mit dem fertigen, rekonstituierten Tabakblatt, das die pyrolysierten Tabaknebenprodukte enthält, rekombiniert werden.

Die Wasserextraktionsstufe wird im allgemeinen in der Weise durchgeführt, dass man das Tabaknebenproduktmaterial einfach in herkömmlicher Weise wäscht.

Nach der Pyrolyse des Tabaknebenproduktmaterials ist es zweckmässig, obgleich für die Erfindung nicht kritisch, das pyrolysierte Material sofort abzukühlen, bevor man es der Luft aussetzt. Dies geschieht dazu, um die Möglichkeit zu verhindern, dass das noch heisse, pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial oxidiert. wenn es dem Sauerstoff der Luft ausgesetzt wird. Es ist daher vorzuziehen, dass das py- • rolysierte Tabaknebenproduktmaterial nach dem Austreten aus der Pyrolysekammer durch solche Massnahmen abgekühlt wird, wie Eintauchen in eine Kammer mit Trockeneis oder alternativ von Leiten von kaltem Stickstoffgas über das Material. Gewünschtenfalls kann das pyrolysierte Material einfach in kaltes Wasser oder in eine Aufschlämmung von Tabakteilen hineingetropft werden, wie es später genauer erläutert wird. Alle weiteren, herkömmlichen Abkühlungsmethoden für das Material können gleichfalls verwendet werden.

Das kalte, pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial wird dann vorzugsweise in herkömmlicher Weise pulverisiert. Wenn z.B. das pyrolysierte Material durch Eintauchen in kaltes Wasser abgekühlt worden ist, dann kann es durch nachfolgendes Nassmahlen pulverisiert werden. Das Material wird zweckmässig so pulverisiert, dass es in der Aufschlämmung der Tabakteile oder einer flüssigen Masse von Tabakfasern, zu der es danach gegeben wird, gleichförmiger dispergiert werden kann. Obgleich es zweckmässig ist, das pyrolysierte Material vor der Zugabe zu der Aufschlämmung der Tabakteile zu pulverisieren, ist dies nicht kritisch. Somit ist es auch möglich, das pyrolysierte Material zu einer Aufschlämmung zu geben, ohne dass man es zuvor pulverisiert. Auf diese Weise wird nach einer darauffolgenden Homogenisierung der Aufschlämmung das pyrolysierte Tabakmaterial mittels dieser Homogenisierungsstufe nassgemahlen.

Wenn es zweckmässig ist, dann kann das erfindungsgemässe Verfahren auch in der Weise durchgeführt werden, dass man zuerst das Tabaknebenproduktmaterial pulverisiert und es dann der Pyrolyse unterwirft.

Die Aufschlämmung von Tabakteilen, die bei dem erfin-dungsgemässen Verfahren verwendet wird, kann nach bekannten Verfahren zur Herstellung von rekonstituiertem Tabak hergestellt werden (vgl. US-PS 3 409 026). Im allgemeinen wird die Aufschlämmung der Tabaktteile in folgender Weise gebildet: Tabaknebenproduktmaterialien, wie z. B. Stengel, Staub und Feinstoffe, werden zuerst gemahlen. Dieses gemahlene Tabakmaterial wird sodann mit Wasser vermischt, um eine Aufschlämmung zu bilden. Ein rekonstituiertes Tabakblatt wird aus dieser Aufschlämmung entweder durch ein Papierherstellungsverfahren, durch Giessen der Aufschlämmung oder durch Extrudieren gebildet. Na-turgemäss können auch andere bekannte Rekonstitutions-prozesse angewendet werden.

Das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial wird nun zu der Aufschlämmung der Tabakteile gegeben. Die Aufschlämmung wird danach so homogenisiert, dass ein gründliches Vermischen der Komponenten unter Bildung eines gleichförmigen, homogenen Gemisches erfolgt.

Die Homogenisierung der Aufschlämmung ergibt ein Produkt mit besserem Aussehen. Insgesondere wird ein Produkt erhalten, das gleichförmige Brenneigenschaften aufweist, was sehr erwünscht ist. Die Homogenisierung wird in typischer Weise in einer Vorrichtung, z. B. einem Waringmi-scher, einer Valley-Schlageinrichtung, einer Plattenraffinie-rungseinrichtung, einer Hammermühle oder einer Cowles-Auflösungseinrichtung und dgl., durchgeführt. Naturgemäss variiert die Wirksamkeit dieser Vorrichtungen und dementsprechend schwankt die Zeitspanne, die erforderlich ist, um die richtige Homogenisierung zu erhalten.

Typischerweise werden 0,1 bis 75,0% und vorzugsweise 0,8 bis 60,0% pyrolysiertes Tabaknebenproduktmaterial zu der Aufschlämmung, bezogen auf das Gewicht des Tabakmaterials, das in der Aufschlämmung verwendet wird, gegeben. Es wurde gefunden, dass, je grösser die Menge des verwendeten, pyrolysierten Tabaknebenproduktmaterials ist, desto grösser die Verminderung von teilchenformigen Stoffen ist, die mit dem erzeugten, rauchbaren Material einhergehen. Jedoch ist ein Überschuss an pyrolysiertem Material unerwünscht, da die Geruchs- und Aromaeigenschaften des Rauchmaterials vermindert werden, wenn die Menge des rekonstituierten Tabaks proportional vermindert wird. Folglich ist die maximale Menge des pyrolysierten Tabaknebenproduktmaterials, die wirksam zu der Aufschlämmung der Tabakteile gegeben werden kann und ein rekonstituiertes Produkt mit den gewünschten Eigenschaften und den Charakteristiken von Naturtabak ergibt, etwa 75,0%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Aufschlämmung.

Die homogenisierte Aufschlämmung wird sodann bearbeitet, um das gewünschte Rauchmaterial zu bilden. Gewünschtenfalls kann die Aufschlämmung direkt gegossen, getrocknet und zu teilchenförmigem Material geschnitten werden, das in der physikalischen Form Rauchtabak ähnlich ist. Dieses kann mit Tabakblättern, die in üblicher Weise geschnitten und zerfasert worden sind, vermischt werden. Das Produkt kann in Blattform, in Form von Blöcken oder anderen Gestalten, wie es gewünscht wird, gegossen werden. Wenn es in Form eines Blattes oder eines Streifens vorliegt, dann kann das rauchbare Material in dünne Streifen aufgespalten werden, um sich mit anderen Streifen zu verzwirnen, um Stränge zu bilden, die zu Längen geschnitten werden können, die zur Verwendung in Füllmaschinen bei der Herstellung von Zigaretten, Zigarren oder als Pfeifentabakersatzstoff geeignet sind. Die Stränge des rauchbaren Materials können entweder für sich verwendet werden oder sie können gewünschtenfalls mit Strängen von natürlichem Tabak verzwirnt werden, um Gemische mit verschiedenen Verhältnissen zur Herstellung eines rauchbaren Materials zu erhalten.

Im allgemeinen werden die Blätter mit einer Dicke von 254 bis 1270 um gegossen. Die Blätter werden sodann bei einer Temperatur von 100 bis 180 °C zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 bis 18% getrocknet. Methoden zur Bildung von kontinuierlichen Blättern von rekonstituiertem Tabak sind an sich bekannt. Beispiele hierfür werden in der US-PS 2 734 513 beschrieben. Das Blatt ist, wenn es getrocknet ist, im allgemeinen in der Farbe dunkelbraun und es ähnelt sowohl hinsichtlich der Farbe als auch des Aromas getoastetem Kaffee.

Alternativ kann das rekonstituierte Blattmaterial auch durch ein typisches Papierherstellungsverfahren hergestellt werden. Die übliche Verfahrensweise ist es, die homogenisierte Aufschlämmung, die die pyrolysierten Nebenprodukte enthält, einem Kopfkasten einer Papierherstels

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lungsmaschine zuzuführen, in der das rekonstituierte Blatt hergestellt wird.

Das erfindungsgemäss hergestellte Rauchmaterial hat einen verminderten Gehalt an Teer und Nicotin, eine verminderte Zugzahl und es hat keinen holzigen Geschmack, wie es bei bekannten Verfahren der Fall ist. Tatsächlich hat das erfindungsgemässe rauchbare Material gemäss der subjektiven Bewertung von einigen Rauchern bessere Geruchs- und Aromaeigenschaften als Rauchmaterialien, die überhaupt kein Tabaknebenproduktmaterial enthalten. Durch die Erfindung wird, was weit wichtiger ist, ein Rauchmaterial zur Verfügung gestellt, das sich vollständig von einem Tabakpflanzenmaterial ableitet und das keine unerwünschten Fremdstoffe enthält.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind sämtliche Teile und Prozentmengen auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

100 g Burleystengel wurden 7 min lang in einem Elektroofen bei 315° C in einer Stickstoffatmosphäre pyrolysiert, wobei ein Drahtkorb als Behälter verwendet wurde. Am Ende der Pyrolysebehandlung wurden die Burleystengel sofort abgekühlt, indem der Drahtkorb in einen mit Trok-keneis gefüllten Behälter eingebracht wurde. Der Gewichtsverlust der pyrolysierten Burleystengel betrug 60%.

Die Analyse des Ausgangsburleystengelmaterials durch Atomabsorptionsmethoden zeigt, dass vor der Pyrolyse die Burleystengel 8,5% K+ und 2,62% Ca+ enthielten. Das thermisch behandelte Material zeigt jedoch bei der Atomabsorptionsanalyse, dass die prozentualen Mengen an K+ und Ca+ + nunmehr 18% bzw. 5,83% betrugen. Daraus wird ersichtlich, dass diese Metallionen nicht durch eine einfache Pyrolyse entfernt wurden und in dem Material zurückblieben. Naturgemäss ist der Unterschied der relativen Prozentmengen auf den Gewichtsverlust von 60% zurückzuführen.

Das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial wurde sodann zu drei aliquoten Teilen einer herkömmlichen Aufschlämmung von Tabakteilen gegeben. Zu dem ersten aliquoten Teil wurden 5% des pyrolysierten Tabaknebenproduktmaterials, bezogen auf das Gewicht des Tabakmaterials, das in der Aufschlämmung enthalten war, gegeben. Gleichermassen wurden zu den anderen, verbleibenden zwei aliquoten Teilen der Aufschlämmung der Tabakteile 10 bzw. 15% pyrolysierte Burleystengel gegeben.

Die Aufschlämmung wurde sodann mit einem Waring-mischer homogenisiert und sodann zu Blättern handgegossen. Mit der Hand gemachte Zigaretten wurden aus jeder der drei Proben hergestellt. Sie wurden geraucht, um in erster Linie festzustellen, ob diese Materialien verbrennbar waren. Tatsächlich wurde bei allen Gehalten eine Verbrennung erhalten.

Beispiel 2

45,4 kg Tabakstengel wurden zuerst mit Waser extrahiert, um daraus die in Wasser löslichen Stoffe zu entfernen. Hierzu wurden sie mit 907 kg Wasser von 50 °C über einen genügenden Zeitraum gewaschen, dass die Stengel gründlich befeuchtet wurden. Das Material erfuhr einen Gewichtsverlust von etwa 25% als Ergebnis der Wasserextraktionsstufe. Das mit Wasser extrahierte Material wurde sodann zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 14,0% getrocknet.

Das Material wurde sodann pyrolysiert, indem es 15 min lang einer Temperatur von 315 C in einem Elektroofen aus10

gesetzt wurde, wodurch ein weiterer Gewichtsverlust von etwa 60% bewirkt wurde. Während dieser thermischen Behandlung wurden die flüchtigen organischen Materialien durch Vakuum entfernt.

Das thermisch abgebaute Tabakprodukt wurde sodann in einem Waringmischer zu einer Teilchengrösse von 150 bis 51 (im pulverisiert. Danach wurde eine herkömmliche Aufschlämmung von Tabakteilen gebildet. Die Aufschlämmung wurde in drei aliquote Teile aufgeteilt. Zu dem ersten aliquoten Teil, Probe A, wurden keine Additive gegeben. Diese Probe wurde als Kontrolle verwendet. Zu dem zweiten aliquoten Teil, Probe B, wurden 15% Aktivkohle, bezogen auf das Gewicht des Tabakmaterials, das in der Aufschlämmung verwendet wurde, gegeben. Gleichermassen wurden zu dem 15 dritten aliquoten Teil, Probe C, der rekonstituierten Tabak-aufschlämmung 15% thermisch abgebautes Tabakneben-produktmaterial, bezogen auf das Gewicht des Tabakmaterials, gegeben.

20 Die drei Proben wurden sodann mittels einer Cowles-Auflösungseinrichtung homogenisiert.

Die resultierenden Aufschlämmungen wurden zu Blättern mittels eines Sankvik-Förderbandes aus Stahl gegossen. Die Blätter wurden zu einer Dicke von 1016 bis 1143 um ge-25 gössen und sodann zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 14 bis 15% getrocknet. Danach wurden die Blätter zu schmalen Streifen aufgespalten. Die einzelnen Proben wurden sodann mit natürlichem Blattabak kombiniert, wodurch Testzigaretten gebildet wurden, wobei jede Zigarette 20% der teilchen-30 förmigen Probe und 80% natürlichen Blattabak (Trockengewichtsbasis) enthielt. Die Zigaretten wurden sodann auf teil-chenförmige Stoffe und auf die Geruchs- und Aromaeigenschaften getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

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Probe

A

B

C

(Kontrolle) (Zugabe

(pyrolysierter

von

Tabak +

Kohlen

Zugabe von

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stoff)

Nebenprodukt)

1. Werte der Zigaretten:

Gewicht (g/Zig.)

1,050

RTD (Pa)

1140-1270 1140-1270 1140-1270

2. Rauchwerte:

50

TPM (mg/Zig.)

22,8

20,6

17,7

(% Verminderung)

-

9,6%

22,4%

H20 (mg/Zig.)

2,7

2,2

2,3

(% Verminderung)

-

18,5%

14,8%

Nicotin (mg/Zig.)

1,09

0,94

0,75

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(% Verminderung)

-

13,8%

31,1%

TPM (mg/Zug)

2,47

2,40

2,28

(% Verminderung)

-

2,8%

7,7%

Zugzahl

9,2

8,6

7,8

(% Verminderung)

-

6,5%

15,2%

60

Teer (mg/Zig.)

19,01

17,46

14,65

(% Verminderung)

-

8,2%

22,9%

Teer (mg/Zug)

2,06

2,03

1,88

(% Verminderung)

-

1,0%

8,7%

65 1) RTD = Beim Rauchen dem Ziehen (Saugen) an der Zigarette auftretender Widerstand (Gegendruck) 2) TPM = Gesamtanteil an teilchenförmigem Material im Zigarettenrauch

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Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass Probe C, d.h. die Probe, die das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial enthält, nicht nur im Vergleich zu der Kontrollprobe eine Verminderung des Teer- und Nicotingehalts zeigt, sondern auch bei weitem die Ergebnisse übertrifft, die bei Verwendung von Aktivkohle erhalten werden. Weiterhin waren die Geruchsund Aromaeigenschaften der Probe C besser als diejenigen der Proben A und B, insbesondere im Hinblick auf einen tabakartigen Geruch.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde identisch wiederholt, mit der Ausnahme, dass die in diesem Beispiel gebildeten Zigaretten 60% Tabakblattmaterial enthielten und dass der Rest jeder Zigarette aus den jeweiligen Proben, hergestellt in Beispiel 2, bestand. Somit enthielt die Probe A 60% natürlichen Blatttabak und 40% rekonstituierten Tabak. Die Probe B enthielt 60% natürlichen Blattabak und 40% rekonstituierten Tabak, enthaltend Aktivkohle. Schliesslich enthielt die Probe C 60% Tabakblattmaterial und 40% rekonstituierten Tabak, enthaltend pyrolysiertes Tabaknebenprodukt. Die aus den jeweiligen Proben gebildeten Zigaretten wurden getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Probe

A B

(Kontrolle) (Zugabe von

Kohlenstoff)

1. Werte der Zigaretten: Gewicht (g/Zig.) RTD (Pa)

2. Rauchwerte: TPM (mg/Zig.) (% Verminderung) H20 (mg/Zig.) (% Verminderung) Nicotin (mg/Zig.) (% Verminderung) TPM (mg/Zug) (% Verminderung) Zugzahl

(% Verminderung) Teer (mg/Zig.) (% Verminderung) Teer (mg/Zug) (% Verminderung)

1,00 1,00 1,00 1140-1270 1140-1270 1140-1270

19,9 2,4 1,08 2,43 8,2 16,42 2,00

18,1 9,0% 2,3 4,0% 1,02 5,5% 2,26 7,06% 8,0 2,4% 14,78 10,0% 1,85 7,5%

17,7 11,0% 2,2 8,3% 0,98 9,3% 2,24 l\%% 7,9 3,7% 14,52 11,6% 1,84 8,0%

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c

(pyrolysierter Tabak + Zugabe von Nebenprodukt)

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Beispiel 4

27,2 kg Tabaknebenproduktpflanzenmaterial, bestehend hauptsächlich aus Tabakstengeln und -halmen, wurden thermisch ohne vorhergegangene Wasserextraktion abgebaut. Die thermische Behandlung wurde in einem Elektroofen durchgeführt, in dem ein solches Vakuum erzeugt worden war, dass der Druck zwischen 1333-2666 Pa lag. Die Temperatur wurde 5 min lang bei 483 ~C gehalten. Nach 5 min wurden die Strahlungsheizelemente abgeschaltet, und kalter Stickstoff aus flüssigem, siedendem Stickstoff wurde durch das Arbeitsloch in die Heizkammer eingeblasen, wodurch das thermisch abgebaute Tabaknebenproduktmaterial abgekühlt wurde. Die thermische Behandlung ergab einen Gewichtsverlust von etwa 57%.

Das thermisch behandelte Tabaknebenproduktmaterial wurde sodann zerkleinert, mit einer Aufschlämmung von nichtthermisch behandeltem Tabakmaterial vermischt, gegossen, getrocknet und zerfasert, wie es in Beispiel 2 beschrieben wurde.

Eine herkömmliche Aufschlämmung von Tabakteilen wurde sodann hergestellt und in drei aliquote Teile aufgeteilt. Zu dem ersten aliquoten Teil, Probe X, wurde nichts zugegeben. Diese Probe diente als Kontrollprobe. Zu dem zweiten aliquoten Teil, Probe Y, wurden 15% Aktivkohle zugegeben, bezogen auf das Gewicht des Tabakmaterials in der Aufschlämmung. Zu der Probe Z wurden 15% thermisch behandeltes Tabaknebenproduktmaterial, wie oben hergestellt, gleichfalls bezogen auf das Gewicht des Tabaks in der Aufschlämmung, gegeben.

Die jeweiligen Aufschlämmungen wurden sodann in ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 gegossen, getrocknet und zerfasert. Zigaretten wurden aus den jeweiligen Proben in der Weise hergestellt, dass jede Zigarette 86% natürlichen Blatttabak und 14% des jeweiligen Probematerials enthielt. Die einzelnen Zigaretten wurden dann auf teilchenförmige Stoffe und die Geruchs- und Aromaeigenschaften getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

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Tabelle 3 Probe

X Y

(Kontrolle) (Zugabe von

Kohlenstoff)

(pyrolysierter Tabak 4-Zugabe von Nebenprodukt)

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Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, dass die Probe, die das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial enthielt, wie in Beispiel 2, eine grössere Verminderung an Teer und Nicotin zeigte als die Kontrollprobe. Weiterhin zeigte sie selbst eine grössere Verminderung des Teergehalts als diejenige mit Aktivkohle. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass, je grösser die Menge des verwendeten, pyrolysierten Tabaknebenproduktmaterials war, desto grösser die Verminderung der unerwünschten Bestandteile war. Weiterhin waren die Geruchs- und Aromaeigenschaften der Probe C, hergestellt in diesem Beispiel, im Hinblick auf den Gesamtgeruch und den tabakartigen Geruch, besser als bei Probe C im Beispiel 2.

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1. Werte der Zigaretten: Gewicht (g/Zig.) RTD (Pa)

(% Verminderung) Teer (mg/Zig.) (% Verminderung) Teer (mg/Zug) (% Verminderung)

1,020 1,020 1,020 1020-1270 1020-1270 1020-1270

21,8

19,9

17,9

-

8,7%

17,9%

2,2

2,1

-

4,5%

1,23

1,05

0,99

—

14,6%

19,5%

2,63

2,46

2,24

-

6,5%

14,8%

8,3

8,1

8,0

-

2,4%

3,6%

18,39

15,75

14,81

-

14,4%

19,5%

2.22

1,94

1,85

12,6%

16,67%

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Aus Tabelle 3 wird ersichtlich, dass Probe Z, die das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial enthält, eine grössere Verminderung des Teer- und Nicotingehalts sowie der Zugzahl ergibt als die Kontrollprobe. Weiterhin werden, was wichtiger ist, Ergebnisse erhalten, die besser sind als diejenigen "der Probe Y, d.h. der Probe, die Aktivkohle enthält.

Die Geruchs- und Aromaeigenschaften der Probe C waren schwerwiegender als die vergleichbaren Proben C der Beispiele 2 und 3, was auf das Weglassen der Wasserextraktionsstufe zurückzuführen ist. Die Proben hatten auch einen besseren Gesamtgeschmack und einen besseren tabakartigen Geruch als die Proben X bzw. Y.

Beispiel 5

Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Menge von natürlichem Blattabak in den Testzigaretten auf 70% vermindert wurde. Somit enthielt nunmehr jede der Testzigaretten 70% natürlichen Blattabak und 30% teil-chenförmige Testprobe.

Die Ergebnisse beim Test dieser Zigaretten sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4

Probe

X

Y

z

(Kontrolle) (Zugabe

(pyrolysierter

von

Tabak 4-

Kohlen

Zugabe von

stoff)

Nebenprodukt)

1. Werte der Zigaretten:

Gewicht (g/Zig.)

1,05

RTD (Pa)

1140-1320

1140-1320 1140-1320

2. Rauchwerte:

TPM (mg/Zig.)

23,3

20,6

19,2

(% Verminderung)

-

11,6%

17,6%

H20 (mg/Zig.)

3,9

2,9

2,4

(% Verminderung)

-

25,6%

38,5%

Nicotin (mg/Zig.)

1,22

1,02

0,84

(% Verminderung)

-

16,4%

31,1%

TPM (mg/Zug)

2,68

2,48

2,37

(% Verminderung)

-

7,5%

11,6%

Zugzahl

8,7

8,3

8,1

(% Verminderung)

-

4,6%

6,8%

Teer (mg/Zig.)

18,18

16,68

15,96

(% Verminderung)

-

8,3%

12,2%

Teer (mg/Zug

2,09

2,01

1,97

(% Verminderung)

-

3,8%

5,7%

Aus Tabelle 4 wird ersichtlich, dass selbst bei höheren Zugabemengen (Probe Z) die Probe, die das thermisch behandelte Tabaknebenproduktmaterial enthält, immer noch die unerwünschten Bestandteile des Tabaks besser vermindert als die Kontrollprobe oder die Probe mit Aktivkohle. Beim Vergleich der Tabellen 3 und 4 wird weiterhin ersichtlich, dass, je grösser die Menge von verwendetem, pyroly-siertem Tabaknebenproduktmaterial ist, desto grösser die Verminderung von Teer, Nicotin und der Zugzahl ist.

Die Geruchs- und Aromaeigenschaften der Probe Z wurden höher bewertet, und die Probe hatte einen tabakähnlicheren Geschmack und ein grösseres Gesamtaroma als die Proben X und Y.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das thermisch behandelte Tabakmaterial in dem rekonstituierten

Tabakblatt nunmehr mit einem rekonstituierten Tabakblatt verglichen wurde, das ein pyrolysiertes Cellulosematerial enthielt, welches einer ähnlichen Wärmebehandlung unterworfen worden war, die zu einem vergleichbaren Gewichtsverlust (etwa 60%) führte. Die Ergebnisse der damit durchgeführten Tests sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

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Tabelle 5 Probe

X Y

(Kontrolle) (Zugabe von pyrolysierter Cellulose)

Z

(pyrolysierter Tabak + Zugabe von Nebenprodukt)

1,04 1,04 1,04 1140-1270 1140-1270 1140-1270

25

30

23,1

21,9

19,1

-

5,2%

17,3%

3,6

3,1

2,7

13,9%

25,0%

1.21

1,16

0,83

4,1%

31,4%

2.68

2,61

2,36

-

2,61%

11,9%

8,6

8,4

8,1

-

2,3%

5,8%

18,29

17,64

16,57

3,6%

9,4%

2.12

2,10

2,05

-

1,4%

3,8%

1. Zigarettenwerte: Gewicht (g/Zig.)

20 RTD (Pa)

(% Verminderung) Teer (mg/Zig.) (% Verminderung) Teer (mg/Zug) 35 (% Verminderung)

Tabelle 5 zeigt, dass die Einarbeitung von thermisch be-40 handelten Tabaknebenprodukten in ein rekonstituiertes Tabakblatt in der Probe Z weitaus bessere Ergebnisse hinsichtlich der Verminderung von TPM, des Teer- und Nicotingehalts im Vergleich zu der thermisch behandelten Cellulose ergibt, die in der gleichen Menge zu dem rekonstituierten 45 Tabakblatt wie in Probe Y zugegeben wird. Neben der besseren Analyseeigenschaften der Probe Z hat sie eine signifikant höhere subsjektive Bewertung beim Rauchgremium hinsichtlich der überlegenen Geruchs- und Aromaeigenschaften und insbesondere hinsichtlich eines besseren Ge-50 schmacks und besseren tabakartigen Geruchs. Die Probe Y wurde dahin bewertet, dass sie einen Nebengeruch hatte.

Beispiel 7

Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die 55 Probe Y unter Verwendung von 30% rekonstituiertem Tabakblatt mit einem solchen wärmebehandelten, pyrolysierten Tabaknebenprodukt in der gleichen Menge, das zuvor gewaschen worden war, hergestellt wurde. In diesem Falle erfolgte das Waschen mit der 20fachen Gewichtsmenge Was-60 ser von 50 °C. (Bei anderen Versuchen wurden Wasserextraktionen bis zu 99 °C mit einem Einweichen angewendet, das so lange wie einen Tag anhielt.) Jede Zigarette enthielt 70% natürlichen Blattabak und 30% rekonstituiertes Tabakblattmaterial. Die Probe Z war in der Zusammensetzung der Probe Z in Beispiel 6 identisch.

65

Die Ergebnisse von damit durchgeführten Tests sind in Tabelle 6 zusammengestellt.

643121

8

Tabelle 6

1. Zigarettenwerte: Gewicht (g/Zig.) RTD (Pa)

2. Rauchwerte: TPM (mg/Zig.) (% Verminderung) HzO (mg/Zig.) (% Verminderung) Nicotin (mg/Zig.) (% Verminderung) TPM (mg/Zug) (% Verminderung) Zugzahl

(% Verminderung) Teer (mg/Zig.) (% Verminderung) Teer (mg/Zug) (% Verminderung)

Probe

X Y Z

(Kontrolle) (gewasche- (nichtgewa-nes pyrolys. schenes, Tabakne- pyrolys. benprodukt Tabaknebenprodukt)

1,035 1,035 1,035 1120-1270 1120-1270 1120-1270

23,0

21.7

19,1

-

5,7%

17,0%

3,3

3,0

2,4

9,1%

27,3%

1.22

1,09

0,82

10,7%

32,8%

2.67

2,58

2,39

—

3,4%

10,5%

8,6

8,4

8,0

2,3%

7,0%

18.48

17,61

14,88

—

4,7%

14,1%

2,14

2,1

1,99

1,9%

7,0%

Es wird daraufhingewiesen, dass subjektiv die «Y»-Zigarette milder war, während die «Z»-Probe einen grösseren Gesamtgeschmack hatte und sie schwerer war. 30

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines rauchbaren Materials, dadurch gekennzeichnet, dass man a) Tabaknebenproduktmaterial einer Pyrolyse unterwirft;

b) das pyrolysierte Material zu einer Aufschlämmung von Tabakteilen gibt;

c) die Aufschlämmung homogenisiert; und dass man d) das erhaltene Produkt zu einem rauchbaren Material verarbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tabaknebenproduktmaterial aus der Gruppe Tabakstengel, -halme, -staub-, -feinstoffe und Gemischen davon auswählt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tabaknebenproduktmaterial zu einem Gewichtsverlust von 40 bis 90% pyrolysiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pyrolyse bei einer Temperatur von 150 C während 72 Stunden bis zu einer Temperatur von 700 °C während 30 Sekunden durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungsquelle für die Pyrolysestufe sich von Strahlungshitze, Gashitze, Ölhitze, Dampf-, Elektrizitätsoder Mikrowellenenergie herleitet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pyrolyse in einer inerten Atmosphäre durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte Atmosphäre aus Stickstoff, Kohlendioxid, Helium oder einem Vakuum besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man während der Pyrolyse des Tabaknebenproduktmaterials flüchtige, organische Materialien, die als Ergebnis der Pyrolyse erzeugt worden sind, durch Vakuum entfernt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Stufe a) und vor der Stufe b) das pyrolysierte Tabaknebenproduktmaterial sofort abkühlt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das pyrolysierte Material vor der Zugabe zu der Aufschlämmung der Tabakteile pulverisiert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tabaknebenproduktmaterial mittels Trok-ken- oder Nassmahlens pulverisiert.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bis zu 75% auf Trockengewichtsbasis pyroly-siertes Tabaknebenproduktmaterial zu der Aufschlämmung der Tabakteile gibt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Stufe d) die homogenisierte Aufschlämmung mittels eines Papierherstellungsprozesses zu einem Blatt verformt, dieses trocknet und zerfasert.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Stufe d) die homogenisierte Aufschlämmung zu einem Blatt giesst, trocknet und zerfasert.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man das zerfaserte Rauchmaterial mit natürlichem Blattabak kombiniert.
16. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestelltes rauchbares Material.
17. Material nach Anspruch 16, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 2-15.
18. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Tabaknebenprodukte, das vor der Stufe a) mit Wasser extrahiert wurde, um wasserlösliche Bestandteile daraus zu entfernen.
19. Anwendung nach Anspruch 18 auf Tabaknebenproduktmaterial, aus welchem Kaliumsalze entfernt wurden.