DE2406449A1

DE2406449A1 - Verfahren zur herstellung eines tabakproduktes

Info

Publication number: DE2406449A1
Application number: DE19742406449
Authority: DE
Inventors: William A Selke
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2230306B3; FR2230306A1; US3860012A; GB1451230A

Description

K 13 P 14

Anmelder: KIMBERLY-CLARK CORPORATION Neenah, Wisconsin, USA

Verfahren zur Herstellung eines Tabakproduktes

Die Erfindung befaßt sich allgemein gesprochen mit der Herstellung von Tabakerzeugnissen und mit daraus hergestellten Rauchtabakwaren. Sie betrifft insbesondere verbesserte rekonstituierte, d.h. aufbereitete Tabakfolien und Verfahren zu deren Herstellung

Allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es, ein aufbereitetes Tabakprodukt herzustellen, das ausschließlich aus Tabak besteht, welcher, wenn er verbrannt wird, einen- kleineren Anteil an Teerbestandteilen unter den Verbrennungsprodukten erzeugt, als Tabak, der «**· Nicht-Tabak-Zusätzen und ohne die erfindungsgemäße Modifizierung hergestellt ist.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß bei Tabakwaren Milde und Geschmack des Tabaks sowie die Verbrennungsprodukte zum großen Teil durch die unmittelbare Umgebung beeinflußt werden, in der die winzigen Teilchen der verbrennungsfähigen Tabakbestandteile verbrannt werden. In der GB-PS 1 171 878 wird darauf hingewiesen, daß die Verbrennung in einer weniger beengten

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Umgebung als die, in welcher Rauchtabak meistens verbrannt wird j zu einer Verbesserung des Geschmacks und der Milde führt und Verbrennungsprodukte erzeugt, die einen verminderten Anteil an Teer aufweisen.

Aufbereiteter Tabak und die Vorgänge zu seiner Herstellung sind besonderer Gegenstand des Verfahrens nach der Erfindung. Einer dieser Vorgänge schließt im wesentlichen eine Behandlung des Naturtabaks ein, um lösliche extrahierbare Bestandteile von den Pasern zu trennen, die Pasern durch eine Art Papierherstellungsverfahren in ein papierähnliches, faseriges Gewebe umzuwandeln
und den Auszug in das Gewebe einzubringen, um die löslichen Tabakbestandteile zurückzubringen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei auf das Herstellen des
faserigen Gewebes derart, daß die verbrennungsfähigen Bestandteile des fertigen Produktes nach dem Anzünden in einer Umgebung verbrannt werden, die sich vorteilhaft von derjenigen unterscheidet, die normalerweise vorliegt. Insbesondere wird das Gewebe so behandelt, daß es einen gleichmäßig verteilten, größeren Leerraum-Anteil umfaßt, wie im folgenden dargestellt wird.

Die Art der Gewebestruktur, wie sie mit der Erfindung zu erreichen ist, enthält zahlreiche kleine, labyrinthartige Durchlässe und Leerräume, die gleichmäßig über

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die Folie verteilt sind, im Gegensatz zu den Verhältnissen bei den herkömmlichen, verhältnismäßig dichten, aber porösen Geweben. Bei einem Gewebe mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung sind die Pasern so locker wie möglich miteinander verbunden, wobei sich jedoch das Gewebe noch selbsttragend stützt. Das erwünschte Ergebnis wird durch eine Verminderung des Bindungsgrades der Pasern, woraus das Gewebe besteht, herbeigeführt.

Die Bezeichnung "Leerraum-Anteil", wie sie hier und in den Ansprüchen angewendet wird, soll das Volumen pro Raumeinheit einer Tabakfolie angeben, das von den erwähnten labyrinthartigen Gängen und Hohlräumen umfaßt wird. Es stellt mit anderen Worten das Verhältnis zwischen Leerraum-Volumen und Gesamtvolumen dar. Es wird festgestellt, indem man zuerst das "scheinbare" oder "oberflächliche" spezifische Volumen (V. ) der Tabakfolie misst, und dann das spezifische Volumen der festen Substanz der Folie allein (V_e). Der Leerraum-Anteil ist gleich

^Vt

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Das scheinbare spezifische Volumen kann festgestellt werden, indem man das Quecksilbervolumen, das durch ein Segment von faserigem Gewebe bekannten Gewichts verdrängt wird, misst; Quecksilber wird deswegen gewählt, weil seine hohe Oberflächenspannung es verhindert, in die Poren und Zwischenräume des Gewebes einzudringen. Das zweite spezifische Volumen kann aus dem Gewicht des gleichen Gewebesegmentes in Luft und den bekannten Dichten der Substanzen, aus denen es besteht, berechnet werden.

Eine Anzahl von Methoden, um den Leerraum-Anteil des faserigen Gewebes zu vergrößern, sind in der GB-PS 1 171 878 beschrieben. Diese Methoden aber, obwohl sie nützlich sind, bedeuten entweder das Hinzufügen von Nicht-Tabak-Material zu dem Brei, aus dem das Gewebe gemacht wird, oder sie sind in ihrem Wirkungsgrad beschränkt .

Die vorliegende Erfindung aber sieht eine höchst wirkungsvolle Methode vor, den Leerraum-Anteil des Gewebes zu vergrößern, ohne daß Nicht-Tabak-Zusätze angewendet werden. Insbesondere wird gemäß der Erfindung der Leerraum-Anteil vergrößert, indem man dem Brei, aus dem das Gewebe hergestellt wird, Tabakfasern besonderen Charakters zufügt, die dem Hauptstiel der Tabakpflanze entstammen.

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Der Erfindung gemäß werden die Tabakstiele zuerst gekocht, um die Stielfasern zu vereinzeln. Es wird angenommen, daß beim Kochen das Lignin im Stiel gelöst wird und dabei die Pasern voneinander gelöst werden. Dann werden die gekochten Fasern mit einer konzentrierten Ätzlösung, etwa einer Natriumhydroxid-Lösung (NaOH) öder einer Kalium-Hydroxid-Lösung (KOH), behandelt. Dieser zweite Schritt, der bei Zimmertemperatur (ca. 23 C) durchgeführt wird, beseitigt Hemizellulosen, wodurch die Formbarkeit der Faser verringert wird, und verändert die Faseroberfläche, wodurch die Bindungsfähigkeit der Tabakstielfasern verringert wird. Die behandelten Fasern werden dann der Fasersuspension hinzugefügt, die dazu verwendet wird, eine rekonstituierte Tabakfolie herzustellen. Die resultierende Folie weist im Vergleich mit einer sonst identischen Folie, die die modifizierten Fasern dieser Erfindung nicht aufweist, einen erweiterten Leerraum-Anteil auf, und als Ergebnis wird weniger Teer produziert, wenn ein aus dieser Folie hergestellter rauchbarer Artikel brennt.

Die Idee, Tabakhauptstiele in einer Natriumhydroxid-Lösung (NaOH) zu kochen, und die resultierenden Fasern bei der Herstellung von Zigarrendeckblättern anzuwenden, ist in der GB-PS 1 230 576 beschrieben. Diese Fasern

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aber behalten ihre hohe Bindungsfähigkeit, wenn sie der zweiten, oben beschriebenen alkalischen Behandlung nicht unterzogen werden.

Es hat sich herausgestellt, daß eine rekonstituierte Tabakfolie, die die abgeänderten Pasern dieser Erfindung enthält, ihren Leerraum-Anteil auch bei starkem Nasspressen behält. Ist die Folie einem Pressvorgang unterzogen worden, dann ist sie für weitere Bearbeitung weniger anfällig und ergibt größeren Spielraum während des Papierherstellungsverfahrens.

Die folgenden Beispiele erläutern die Merkmale der Erfindung und die wünschenswerte Qualität des daraus resultierenden Tabakproduktes.

Beispiel 1

Die Stiele von hellblättrigem Tabak wurden in eine Länge von 10 bis 15 cm (4 bis 6 Zoll) gebrochen und drei Stunden bei 170⁰C in einer Lösung gekocht, die 60g Natriumhydroxid pro Liter und 6g Natriumsulfid pro Liter enthält. Die Hafte der hieraus resultierenden Fasern wurde gewaschen und zum Zweck der Herstellung von Folie beseitegelegt, während die andere Hälfte weiterer Behandlung, die im folgenden noch beschrieben wird, unterzogen wurde.

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Beispiel 2

Die Paser aus Beispiel 1 wurde 20 Minuten lang bei Zimmertemperatur in einer Lösung aus 20$ Natriumhydroxid getränkt. Nach dieser Zeit wurde die Ätzlösung abgegossen und die Faser mehrmals mit Wasser gespült. Die Feuchtigkeit wurde als restfreie Verhältniszahl ermittelt und aus dem Gewicht vorher und nachher ergab sich, daß 29,7$ des Fasergewichtes durch die Extrahierung verlorengegangen waren.

Beispiel 3

Um die Wirkung des Extrahiervorganges des Beispiels 2 auf die Neigung zur Bindung der Tabakfaser zu demonstrieren, wurden gemäß den bekannten Papierherstellungsverfahren zwei Laborhandfolien der Faser hergestellt, nachdem Probestücke der Faser aus Beispiel 1 und 2 fünf Minuten bei niedriger Geschwindigkeit getrennt in einem Waring-Mischgerät geschlagen wurden. Das Foliengewicht betrug in jedem Fall 54 Gramm pro Quadratmeter. Die Zugfestigkeitswerte dieser Folien waren wie folgt:

Folie, die nur aus Faser von Beispiel 1 hergestellt wurde: I85O Gramm pro 2,54 cm (1 Zoll)

Folie, die nur aus Faser von Beispiel 2 hergestellt wurde: 87 Gramm pro 2,54 cm (1 Zoll)

(Mit Ätzlösung behandelte Faser).

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Beispiel 4

Unter Verwendung von weiteren nach Beispiel 1 vorbereiteten Pasern wurde eine Reihe von Behandlungen mit Natriumhydroxid-Lösungen durchgeführt, wie sie in Beispiel 2 beschrieben wurden. Es wurden aber Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen benutzt. Diese Konzentrationen und die Zugfestigkeit der resultierenden Handfolien werden im Folgenden aufgeführt.

	Konzentration	Zugfestigkeitswerte
a.	10/S Ätz lösung	201,2 g/cm (503g/Zoll)
b.	155? Ätzlösung	39,2 g/cm ( 98g/Zoll)
C.	2OJS Ätzlösung	34,8 g/cm ( 87g/Zoll)
d.	25/S Ätzlösung	26,4 g/cra ( 66g/Zoll)

Offensichtlich hat die Ätzbehandlung der Paser bei so niedrigen Konzentrationen wie 10/S die Wirksamkeit etwas reduziert. Konzentrationen über 2055 sind wirkungsvoll, aber unnötig und zu aufwendig. Der bevorzugte Bereich der Ätzkonzentration liegt also zwischen 15Jt und 20Ji.

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Beispiel 5

In diesem Beispiel wurden nach dem Extrahiervorgang rekonstituierte Tabakfolien mit und ohne Hinzufügung verschiedener Mengen der behandelten Stielfaser hergestellt.

Der rekonstituierte Grundtabak wurde aus einer Zusammensetzung von 50$ feiner Tabakfragmente, die als Reste nach der Herstellung von Zigaretten vom Typ des sogenannten "American-Blend" übrigblieben, kO% Mittelrippen von heißluftgetrocknetem (flue-cured) Tabak und 10$ Mittelrippen von Burley Tabak hergestellt. Die Mittelrippen wurden in einem Waring-Mischgerät trocken zerschnitten und mit den feinen Fragmenten vermischt. Die Mischung wurde in kochendes Wasser getaucht und der lösliche Auszug in einer kleinen Haushalts-Weinpresse entfernt. Die Mischung wurde ein zweites Mal gewässert, und auch diese Flüssigkeit wurde ausgepresst. Der Auszug wurde durch Verdunstung auf 3k% Feststoffanteil eingedickt.

Das Tabakmaterial, das nach Extrahierung der löslichen Teile übrigblieb, wurde in einem Valley-Laborschlaggerät geschlagen bis durch Beobachten festgestellt werden konnte, daß keine großen Klumpen aus Mittelrippen mehr im Brei zu sehen waren. Einige Teile dieses

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Breies wurden kurz im Waring-Mischgerät mit mehr Wasser vermischt und zu Handfolien in einem Noble-and-Wood-Laborformgerät verarbeitet. Andere Folien wurden hergestellt, wobei behandelte Tabakstielfasern nach Beispiel 2 in verschiedenen Mengen hinzugefügt wurden; sie wurden vor der Herstellung der Folie dem Brei im Waring-Mischgerät beigefügt.

Nach dem Trocknen wurden diese Folien mit dem konzentrierten Tabakauszug imprägniert. Diese Imprägnierung wurde dadurch erreicht, daß man die Folie wiederholt in den konzentrierten Auszug tauchte, durch eine Mangel leitete und trocknete. Dieser Vorgang wurde fortgesetzt bis das Grundgewicht der Folien 100 Gramm pro Quadratmeter erreichte. Diese Folien wurden getrocknet und der Leerraum-Anteil festgestellt.

Die Tabakfolien wurden dann zerschnitten, und aus dem Tabak wurden mit einer Hauni-Baby-Laborzigarettenmaschine Zigaretten hergestellt. Das verwendete Zigarettenpapier war "Schweitzer Typ 556". Es wurden die Feststoff-(Partikel)-Rückstände festgestellt; hierzu bediente man sich des Verfahrens der "United-States Federal Trade Commission". Die Ergebnisse sind als trockene Partikel-Rückstände aufgeführt, inklusive Nikotin.

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Probe	Zusätze aus be handelter Paser	Leerraum- Anteil	Peststoff rückstände
			in mg
1.	keine	41	21.6
2.	20$ Paser aus Beispiel 1	46	19.2
3.	10$ behandelte Faser aus Beispiel	58 2	14.1
4.	205g behandelte Paser aus Beispiel	61 2	12.7
5.	40$ behandelte	66	11.2

Paser aus Beispiel 2

Die Folie, die aus 40$ behandelter Paser hergestellt wurde, war sehr zerbrechlich und konnte schlecht bearbeitet werden. Keine der anderen Folien wiesen diese Schwierigkeiten auf.

In den oben aufgeführten Beispielen war der erste Schritt in der Vorbereitung der abgeänderten Tabakstielfaser durch den sogenannten "Kraft"-Vorgang ermöglicht, d.h. das Kochen des Pflanzstoffes in einer starken Ätzlösung. Als Alternative kann der erste Schritt erreicht werden, indem man eine leicht alkalische Lösung von Natriumsulfit verwendet. Wenn diese Variation angewendet wird, hat der zweite Schritt, die Behandlung mit Ätzmitteln bei Zimmertemperatur, eine noch stärkere Wirkung, als wenn die Pasern zuerst mit dem kräftigen Grundkochvorgang behandelt werden. Dies wird durch das folgende Beispiel illustriert:

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Beispiel 6

Tabakstiele wurden in ähnlicher Weise wie beim Beispiel 1 gekocht, die Lösung enthielt aber pro Litter Gramm Natriumhydroxid und 15 Gramm Natriumsulfit. Das Kochen dauerte 3 Stunden bei l6O°C. Die gekochte Faser wurde nach dem Waschen getrennt. Ein Teil davon, als (A) bezeichnet, wurde in diesem Zustand beiseite gelegt und der Rest, als (B) bezeichnet, wurde eine halbe Stunde lang mit einer 20? Natriumhydroxidlösung behandelt und dann gewaschen.

Handfolien von rekonstituiertem Tabak wurden wie im Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die dabei verwendeten abgeänderten Pasern in einem Pall 2OJi der obengenannten Faser (A) und im anderen Fall 20? der Faser (B) darstellten. Die Folien wurden imprägniert, der Leerraum-Anteil anhand von Proben derselben ermittelt und es wurden Zigaretten hergestellt, und geraucht, um die Abgabe von trockenen Partikelanteilen festzustellen. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Zusatz Leerraum- Partikelanteil in mg Anteil

20? Faser A 52 20.4

20? Faser B 59 15.7

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In den vorhergehenden Beispielen wird im zweiten Schritt des Paserabänderungsvorgangs Natriumhydroxid verwendet. Wie im folgenden Beispiel erläutert, kann aber auch Kaliumhydroxid als Alternative verwendet werden.

Beispiel 7

Burley-Tabakstiele wurden zerschnitten und nach Beispiel 1 gekocht. Eine Masse aus der hieraus resultierenden Paser wurde in einen Becher gefüllt und dieser dann mit einer 2O#igen Kaliumhydroxidlösung aufgefüllt. Diese wurde kurz gerührt und dann 30 Minuten stehen gelassen. Nach dieser Zeit wurde die Ätzlösung abgegossen und die Paser mehrmals mit Wasser gespült. Rekonstituierte Tabakfolien wurden in einer Handfolienform hergestellt, wobei 20$ dieser behandelten Pasern verwendet wurden. Die Folie wurde anschließend mit konzentriertem Tabakauszug imprägniert und der Leerraum-Anteil als 63$ festgestellt. Zigaretten wurden hergestellt und getestet, wobei die Abgabe 13·2 mg Trocken-Partikelrückstände betrug. Dies steht im vorteilhaften Vergleich mit Probestück 4 nach Beispiel 5·

In dieser Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen soll daher die Bezeichnung "ätzend" entweder auf NaOH oder KOH hinweisen.

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Aus alledem ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung eine praktische Möglichkeit bietet, die Teerstoffe, die bei der Verbrennung von rekonstituiertem Tabak entstehen, zu reduzieren, ohne daß man irgendwelche Nicht-Tabak-Stoffe dem Produkt hinzufügt, sondern stattdessen speziell behandelte Tabakfasern benutzt.

Die Erfindung wurde nur in vorzugsweiser Form und mittels Beispielen näher dargestellt und beschrieben, und viele Variationen können in die Erfindung eingeführt werden, die dann dennoch von deren Grundgedanken abgedeckt werden.

Es soll also die Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Form oder Ausgestaltung beschränkt bleiben, außer insofern solche Beschränkungen in die folgenden Ansprüche einbezogen sind.

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zur Herstellung eines aufbereiteten, rekonstituierten Tabakproduktes zur Benutzung in Rauchtabakerzeugnissen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

a) Tabakstielmaterial wird bei erhöhter Temperatur gekocht, um die Stielfaser zu vereinzeln;

b) die gekochten Stielfasern werden in einer konzentrierten Ätzlösung eingeweicht, um modifizierte Pasern zu erhalten;

c) anderes Naturtabakmaterial wird in faseriges Material und Auszugsmaterial getrennt;

d) die aufbereiteten Stielfasern werden mit dem vom Auszugsmaterial getrennten Fasermaterial gemischt und diese Mischung nach der Art von Papierherstellungsverfahren in ein papierähnliches Gewebe geformt, und

e) das Gewebe wird mit dem Auszugsmaterial imprägniert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung Zimmertemperatur hat.

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3. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid besteht.
4. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung 1055 bis 25? Konzentration aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung 15? bis 20? Konzentration aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakstielmaterial in einer Lösung, die
Natriumhydroxid enthält, gekocht wird.
7. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakstielmaterial in einer Lösung, die
Natriumsulfit enthält, gekocht wird-.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der aufbereiteten Pasern in der Mischung zwischen 10? und 40? der Menge von aufbereiteten Pasern und anderem faserigen Material zusammen beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der aufbereiteten Pasern in der Mischung

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zwischen 1Ο£ und 20$ der Menge der aufbereiteten Pasern und anderem faserigen Material zusammen beträgt.
10. Eine rekonstituierte Tabakfolie, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem papierähnlichen, mit Tabakauszugsmaterial imprägnierten Gewebe besteht, wobei dieses Gewebe eine Anzahl von Naturtabakstielfasern enthält, die behandelt worden sind, um ihre Bindungsfähigkeit miteinander und mit anderem faserigen Material zu verringern.
11. Eine rekonstituierte Tabakfolie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stielfasern alkalisch aufbereitete Pasern sind.

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