DE2144460A1

DE2144460A1 - Verfahren zum Herstellen folienartiger Produkte für Rauchzwecke

Info

Publication number: DE2144460A1
Application number: DE19712144460
Authority: DE
Inventors: Masao Tokio; Hagiwara Hiroshi Yokohama; Kanagawa; Uchiyama Kensuke Tokio. P Kobari
Original assignee: The Japan Monopoly Corp., Tokio
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1972-03-30
Also published as: IT998038B; GB1353505A; DE2144460C3; CA961369A; DE2144460B2; FR2107371A5; US3718153A

Description

THE JAPAN MONOEOLY CORPORATION, Akasaka-aoi-cho, 2-1, Minato-ku

Tokio, Japan

Verfahren zum Herstellen folienartiger Produkte für Raaahwwecke

Es wird ein Verfahren zgm Herstellen eines für Rauchzwecke geeigneten folienartigen Materials geschaffen, das die folgenden Arbeitsschritte einschließt: Es wird ein Teil einer Pflanze der Sorte Nicotiana in einem flüssigen Medium unter aeroben Bedingungen kultiviert unter Ausbilden von in der Flüssigkeit suspendierten Tabakzellen, sodann Isolieren der Tabakzellen"von der Kulturflüssigkeit, geringfügiges Trocknen der frischen Tabakzellen bei einer Temperatur unter 80 C oder Vermischen der faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien, um so den Feuchtigkeitsgehalt der Tabakzellen odec des Gemisches auf 30-60% zu verringern unter Ausbilden des erhaltenen feuchten Pulvers in ein folienartiges Material und Trocknen desselben. Das Produkt weist ausgezeichnete physikalische Eigenschaften auf und die daraus hergestellten Zigaretten haben leichte und gute organoleptische Eigenschaften.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines für Rauchzwecke geeigneten Materials unter Anwenden einer Gewebekultur aus Pflanzen der Sorte Nicotiana als Rohprodukte.

Der hier in Anwendung kommende Ausdruck "callus"bezieht sich auf einen amorphen Zellenklumpen, der seine organbildende Fähigkeit verloren hat und dann gebildet wird, wenn ein Teil dieses Pflanzenkörpers auf einem festen Medium der Gewebekultur unterworfen wird und zeigt eine äußere Form, die dem Agglutinationsgewebe des Pflanzenkörpers ähnlich ist. Der Ausdruck "Tabakzellen" bezieht sich auf eine feinflockige Dispersion der Zellen, die dann

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gebildet wird, wenn Teile dieses "callus" weiterhin beimpft und in einem flüssigen Medium unter aeroben Bedingungen gewebekultiert werden.

Eine derartige Tabakzellen enthaltende Flüssigkeit wird hier als "Zellenflüssigkeit" oder "Kulturbrühe" bezeichnet.

Bisher ist Rauchtabak vermittels eines Verfahrens hergestellt worden, das darin besteht, daß langzeitig eine Pflanze der Sorte Nicotiana auf dem Felde kultiviert wird und sich verwickelte Arbeitsgänge für das Herstellen von Zigaretten im Anschluß an die Ernte des Tabakblattes ergeben haben. Eine derartige Kultivierung der Pflanzen ist jedoch den Einflüssen des bebauten Landes und des Klimas ausgesetzt und somit üben derartige Naturkräfte ihre Wirkungen auf die Art, die Menge und die Qualität sowie weitere Faktoren des Tabakblattes aus, das ja das Rohmaterial für Zigaretten darstellt.

Der Pflanzenkörper besteht gewöhnlich aus unzähigen Zellen, die Gewebe und Organe der Pflanze bilden und ihre Lebensfunktion bedingen. Es wurde kürzlich gefunden, daß ein volständiger Pflanzenkörper direkt ausgehend von beliebigen Zellen des Pflanzenkörpers gezogen werden kann vermittels sogenannter Gewebekultur dieser Zellen, und eine derartige G3ewebekultur ist für die Untersuchungen bezüglich der Verbesserung der Pflanzenzüchtung angewandt worden vermittels Auswahl von Zellen, die ausgezeichneten kinetischen Charakter der Pflanze besitzen. Es ist weiterhin bekannt, daß der sogenannte callus auf einem festen Medium vermittels derartiger Gewebekultur ausgebildet werden kann, während die Suspension feiner Pflanzenzellen durch Gewebekultur dieses callus in flüssigem Medium unter aeroben Bedingungen erhalten werden kann.

Es ist nun diese Gewebekultur von Pflanzen der Sorte Nicotiana untersucht worden und hierbei gefunden worden, daß vermittels des eallus erhaltene und in Kulturbrühe vermehrte Tabakzellen leicht für Rauchzwecke in ein folienartiges oder stabartiges Material überführt werden kann.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein einfaches Verfahren zum Hestellen eines Rauchproduktes zu schaffen.

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Ein weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein industrielles Verfahren zum Herstellen folienartigen Materials für Rauchzwecke zu schaffen, das nicht durch die Bodenbedingungen oder klimatischen Bedingungen beeinflußt wird.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines folienartigen Rauchproduktes zu schaffen, das wenig oder kein Nikotin enthält und ausgezeichnete physikalische und organoleptische Eigenschaften besitzt.

Ein AusführungsbeispieJ. der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung und zeigt die Zunahme der gebildeten Tabakzellen und Abgabe des verbleibenden Zuckers in der Kulturbrühe in Abhängigkeit von der Zeit, wenn Zellen von Nicotiana tabacum var hellgelb unter aeroben Bedingungen der Gewebekultur unterworfen werden, wobei als flüssige Medien solche herangezogen werden, die unterschiedlichen Gehalt an KH₃PO₄ besitzen. Fig. 2 ein schematisches Fiießbild und zeigt das Verfahren zum Herteilen des folienartigen Materials für Rauchzwecke ausgehend von den in der Kulturbrühe vermehrten Tabakzellen.

Erfindungsgemäß werden die folgenden Pflanzen der verschiedenen Sorten, die zu der Sorte Nicotiana gehören, für die Gewebekultur herangezogen:

N. tabacum var. hellgelb, N.t.var xanthi ova, N.t. var burley 21, N.t. var enshu, N.t. var matsukawa, N.t. var nanbu, N.t. var shirodaruma, N.t.var. suifu, N.t. xanthi yaka, N. velutina, N. rustica und dgl. und die Wildsorten, wie N. glutinosa, N. acuminata, N. affinis, N. amplexcaulis, N. arentsii, N. bigelovii, N. clevelandii, N. codifolia, N. debneyi, N. excelsior, N. fragrans, N. glauca, N. gossei, N. ingulba, N. knightiana, N. langsdorfii, N. miersii, N. repanda, N. multivalis, N. occidentalis var. obliqua, N. resoulata, N. occidentalis var. occi, N. pauciflora, N. quadrivalvis, N. raimondii, N. simians, N. solanifolia, N. stenocarpa, N. ealvestris und dgl.

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Diese Pflanzen der Sorte Nicotiana besitzen günstigere physiologische Eigenschaften für die Gewebekultur im Vergleich zu anderen Arten des Pflanzenkörpers und es sind bisher zahlreiche ünersuchungen bezüglich der Gewebekultur unter Anwenden der Pflanzen der Sorteo Nicd>tiana bekannt geworden. In der Literatur sind weiterhin verschiedene weitere geeignete Zusammensetzungen für die Gewebekultur bekannt geworden, wie z.B. das sogenannte White medium (1943), Heller's medium (1953), Murashige und Skoog's medium (1962) und Linsmaier und Skoog's medium (1965).

Diese bekannten Medien bestehen aus anorganischen Substanzen und weiteren Spurenelemten, die bisher in dem Medium für das Wasserkulturverfahren von Pflanzen angewandt worden sind, Saccharide, ßuxine (wachstumsfördernde Substanzen), Cytokinine, Vitamine und Aminosäuren. In diesen Medien werden insbesondere die folgenden Substanzen angewandt: anorganische Salze, wie Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Kaliumnitrat, Calciumnitrat, Natriumnitrat, Ammoniumnitrat, Natriumsulfat, Magnesiumsulfat, Kaliumphosphat, Natriumphosphat, Eisen-III-chlorid, Eisen-III-sulfat, Na₃-EDTA (Na₂-A"thylendiamintetraessigsäure) Mangansulfat, Zinksulfat, Borsäure, Kaliummtjodid, Kupfer sulfat, Natriummolybdat, Aluminiumchlorid, und Kobaltchlorid, Saccharide, wie Sukrose, Glucose, fructose und Mannose, Auxine, wie 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure- und Indol-3-essigsäure, Cytokinine, wie Kientin, Vitamine, wie Thaiminhydrochlorid, Pyridoxxnhydrochlorid, Nikotinsäure, Myoinositol und Biotin und Aminosäuren, wie GIyzin.

Die Zusammensetzungen der üblichen Medien für Gewebekultur wurden geprüft und es werden die folgenden Ergebnisse erhalten:

(1) Die Ausbeute an Tabakzellen in den Gewebekulturen unter Anwenden bekannter Medien war am höchsten, wenn das Linsmaier & Skoog-Medium angewandt wurde;

(2) Das Anwenden von Phsophatmengen in der Größenordnung von zwei-bis dreimal soviel als des Linsmaier & Skoog Mediums führt zu günstigen Wirkungen auf die Ausbeute an Tabakzellen.

Das Medium enthält die größte Menge ans Phosphat unter den bekannten Medien, d.h. 340-510 mg/1, wie in der Figur 1 gezeigt, wo die voll ausgezogen gezeichnete Linie bezeichnet mit PiX3

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die Kurve des Trockengewichtes der Tabakzellen wiedergibt, die ausgebildet werden, wenn eine dreifache Phosphatmenge als diejenige des angewandten Mediums angewandt werden, und die voll ausgezogen gezeichnete Linie bezeichnet mit PiXl ist eine ähnliche Kurve", wenn eine gleiche Phosphatmenge zu derjenigen des angeandten Mediums angewandt wird, wohingegen die gestrichelten Linien mit den gleichen Bezeichnungen die Kurven verbleibenden Zuckers in der Kuiturbrühe entsprechend den voll ausgezogen gezeichneten Linien darstellen.

(3) Bei dem Linsmaier· & Skoog Medium kann Myoinositol durch Thiaminhydrochlorid ersetzt werden.

Anhand der obigen Ausführungen wird ein Beispiel für ein geeignetes Medium für die Gewebekultur, wie es erfindungsgemäß Anwendung findet, im folgenden wiedergegeben:

	2	Na₂-EDTA	7	H₂O	Tabelle I	1,0 "
NH₄NO₃	7	FeSO₄ .		^H2°	1,650 mg/1	0,2
KNO₃		H₃BO₄	4		1,900 ⁿ	5,0-6,2
CaCl₂ ·	MnSO₄ .	4		440 ⁿ
MgSO₄ .	ZnSO₄ .		H₂D	370 ^M
KH₂PO₄	KI	*		340 "
	Na₂MoOj	5	H₂O	37,3 "
	CuSO₄ .	6	H₂O	27,8 "
	CoCl₂ .			6,2 "
Sukrose		2 H₂O	22,3 ^M
	H₂O	8,6 ^H
	H₂O	0,83 ^H
	0,25"
0,025 mg/1
0,025 ^H
40,000
*2,4-Dichlorphenoxy-Essigsäure (S, 2* "**
Thiaminhydrochlorid
Kinetin
pH (nach


t Sterilisation)

Bezüglich der erfindungegeraäßen Arbeitsweise der Gewebekultur, von Pflanzenteilen der Sorte Nicotiana werden z.B. Blätterteile, Stiele, Wurzeln, BiUten, Samen oder andere Bestandteile oder Gewebe der Pflanze gewaschen, oberflächensterilisiert auf ein ge-

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eignetes steriles Agarmedium für Gewebekultur aufgebracht, das " die in der Tabelle I beschriebene Zusammensetzung aufweist und in einem Erlenmeyer-Kolben vorliegt, der mit Baumwolle gefüllt ist, und bei 25-35°C inkubiert. Diese Teile oder Bestandteile oder Gewbe quellen und man erhält in 4 -5 Wochen den callus.

Dieser callus kann stufenweise vermittels wiederholen des obigen ähnlichen Kultivierens im festen Medium reiner gestaltet werden, d.h. vermittels Beimpfen frischen festen Mediums mit klinen callus Stückchen, die von dem bei dem vorhergehenden Kultivieren im festen Medium erhaltenen callus abgeterennt worden sind.

Der so erneut gebildete und auf dem festen Medium raffinierte callus wird sodann in ein flüssiges Medium eingeimpft, das die gleiche Zusammensetzung wie das feste Medium aufweist, jedoch ohneAGar und wird sodann 2-3 Wochen bei einer Temperatur von 25-35°C in einem Schüttler kultiviert. Das Impfmaterial beläuft sich auf etwa 3 g callus Frischgewicht zu 100 ml flüsiiges Medium und der callus pflanzt sich in der Kulturflüssigkeit in Form einer flockigen Suspension fort, d.h. als "Tabakzellen". Diese Tabakzellen werden feiner und bilden sich schaeller, wenn die obige Schüttelkultur im flüssigen Medium wiederholt wird, d.h. Beimpfen frischen flüssigen Mediums mit einem Anteil der zuvor ausgebildeten Kulturbrühe, die die Tabakzellen enthält.

Die bei der Schüttelkultur erhaltenen Zellsuspension wird in ein flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung eingeimpft und in eine Fermentiervorrichtung aus rostfreiem Stahl eingebracht, während leichten Rührens unter Belüftung kultiviert. Das Impfmaterial beläuft sich auf 1/10 der Menge des Gesamtmediums und ein intensives Rühren hat sich als unzweckmäBig aufgrund des Zerbrechens der Zellmembranen erwiesen. Die zur Belüftung angewandten Luftmengen belaufen eich auf etwa 0,5 - 2,0 Liter/Liter Medium/Minute und die Kulturzeit beläuft sich auf eine Woche.

Die in dieser Weise kultivierten und in großer Menge durch ein Belüften der Kultur unter Rühren vermehrten Tabakzellen können von der Kulturbrühe vermittels Abfiltrieren oder Zentrifugiren abgetrennt werden, wobei die Zellmembran derselben nicht zerstört werdedn. Die abgetrennte Tabakzellensammlung enthält 90 bis 95 Gew.% Feuchtigkeit, und die Ausbeute an Trockengewicht

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dieser Tabakzellen beläuft sich auf 50 bis 65% des in der Kulturbrühe verbrauchten Zuckers und beträgt 15-20 g pro Liter des Mediums bei ansatzwisem Kultivieren. Die einzelne Stelle stellt hierbei ein Ellipsdid dar, der einen größeren Durchmesser von etwa 50 - 200 /i und einen kürzeren Durchmesser von etwa 30 bis 50 Jj besitzt.

Anhand der obigen Erläuterungen ergibt sich somit, daß wenigstens 4 bis 5 Wochen einer Kultur auf Agarmedium, 2 bis 3 Wochen der flüssigen Schüttelkultur und etwa 1 Woche Kultur unter Belüften in Flüssigkeit und Rühren erforderlich ist, so daß sich insgesamt eine Zeitspanne von 7-9 Xtfochen ergibt zwecks Erhalten von Tabakzellen, die für Rauchzwecke geeignet sind und weiterhin wird diese Gesamtkulturzeit noch wesentlich dann verlängert, wenn inder oben beschriebenen Weise sowohl das Kultivieren auf festem Medium als auch flüssigem Medium wiederholt wird. Wenn die Kulturbrühe jedoch, bei der die Tabakzellen in homogener Suspension vermehrt werden, einmal in der Belüftungskultur unter Rühren vorliegt, kann eine derartige Kulturbrühe praktisch innerhalb einer kurzen Zeitspanne dadurch erhalten werden, daß man nach einem halbkontinuierlichen Verfahren arbeitet, bei dem ein Teil der Kulturbrühe herausgenommen wird unter Belassen eines weiteren Teils der Brühe in der Fermentiervorrichtung, und ein frisches steriles Medium tritt an die Stelle der verbleibenden Kulturbrühe, um so das Kultivieren der Tabakzellen erneut fortzusetzen. Wenn z.B. etwa die Hälfte des Volumens der Kulturbrühe aus der Fermentiervorrichtung entfernt und die Belüftungskultur fortgsetzt wird, nachdem die Fermentiervorrichtung mit frischem Medium versetzt worden ist, wird die sich anschließende loragithmische Wachstumsphase der Tabakzellen in der Kultur angefiähert innerhalb eines oder zweier Tage zum Abschluß gebracht sein, und somit kann etwa die Hälfte der angenähert fertigen Kulturbrühe, die Tabakzellen in einer Menge von 13-15 g Trociengewicht pro Liter enthält, jeden Tag oder jeden zweiten Tag unter Anwenden eines halbkontinuierlichen Verfahrens erhalten werden. Weiterhin enthält die aus der Fermentiervorrichtung entfernte Kulturbrühe eine relativ große Menge an verbleibendem Zucker und somit ist es vorteilhaft, das Filtrat derentfernten Kulturbrühe wieder der Fermentiervorrichtung zuzuführen, nachdem dasselbe mit frischen Bestandteilen versetzt und ein Sterilisieren durchgeführt worden ist, um so das Filtrat erneut

der Verwendung zuzuführen. ^ ^ ^ . , , _Λ ^ _m «

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Erfindungsgemäß werden die vermittels Gewebekultur von Pflanzen der Sorte Nicotiana erhaltenen Tabakzellen in folienartige Materialien für Raahhzwecke gebracht. Bisher sidn verschiedene Verfahrenswiesen zum Herstellen folienartiger Materialien für Rauchzwecke bekannt, z.B. Strangpreßverfahren, Aufschlämmverfahren, Papierverfahren und Mikroflockenverfahren. Wir haben nunmehr ein Verfahren zum Herstellen folienartigen Materials unter Anwenden von Tabakzellen als Rohmaterialien geprüft. Als ErgeÖnis hiervon wurde gefunden, daß die Tabakzellen am zweckmäß9gsten bei dem Strangpreßverfahren angewandt werden aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaft der Zähflüssigkeit. Das bei diesem Strangpreßverfahren erhaltene folienartige Material unter Anwenden von Tabakzellen weist ausgezeichnete physikalische und organoleptische Eigenschaften auf als dasjenige, das vermittels herkömmlicher Strangpreß-

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verfahren unter Anwenden von/Tabakzellen erhalten wird.

Bei dem herkömmlichen STrangpreßverfahren werden 3-20% (bezogen auf das Trockengewicht der weiter oben erwähnten Tabakblättersubstanzen) con Celluloseabkömmlingen, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, oder Naturgummi, wie Guargummi, gummi arabicum, als Bindemittel, 2-8% (ibid) Dialdehydstärke, Glyocal und dgl., als Wasserfifestigkeitsmittel, zusammen mit weiteren Zusatzmitteln und einer geringen Wassermenge zu dem Tabakpulver zugesetzt oder zu Tabakstaub, Rippen (diese werden als Tabakblättersubstanz bezeichnet) , um so ein feuchtes Pulvergemisch auszubilden, das 3Ο-6Ο Gew.% Feuchtigkeit enthält und das erhaltene Gemisch wird in folienartiges Material vermittels Führen durch Strangpreßwalzen geformt und getrocknet.Mit anderen Worten, der Zusatz dieser Bindemittel und Wasserfestigkeits-Mittel war unerläßlich bei den herkömmlichen Strangpreßverffahren unter Erzielen folienartigen Materials, das die erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweist. Jedoch das Anwenden von extra Zusatzmitteln hat notwendigerweise zu einer Verringerung der organoleptischen Eigenschaften des Endproduktes geführt und weiterhin waren die physikalischen Eigenschaften der durch herkömmliche Strangpreßverfahren erhaltenen Folien nicht immer zufriedenstellend.

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Im Gegensatz hierzu können erfindungsgemäß unter Anwenden des spezifischen Merkmals der Zähflüssigkeit der frischen Tabakzellen bei dem obigen Strangpreßverfahren folienartige Materialien mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, insbesondere Wasserfestigkeit, Zerreißfestigkeit und Dehnung erhalten werden, ohne das Anwenden irgendeines Bindemittels und Wasserfestigkeitsmittels und weiterhin weisen die aus diesem folienartigen Material hergestellten Zigaretten gute organoleptische Eigenschaften auf.

Erfindungsgemäß werden frische Tabakzellen oder dieselben im Gemisch mit Tabakblattsubstanzen und/oder Zusatzmitteln als wesentliches Rohmaterial angewandt. Erfindungsgemäß werden somit frische Tabakzellen, die aus der Kulturbrühe abgetrennt und geringfügig getrocknet worden sind, oder derartig frische Tabakzellen gemischt mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/ oder anorganischen Materialien, die geringe Feuchtigkeit enthalten und die Raucheigenschaften nich beeinflussen angewandt unter Ausbilden eines feuchten Pulvers mit 30-60 Gew.% Feuchtigkeitsgehalt, die dazu geeignet sind folienartige Materialien vermittels Strangpreßwalzen, in dem anschließenden Verfahrensschritt auszubilden. Dieses geringfügige Trocknen wird bei einer Temperatur unter 80⁰C, vorzugsweise unter 60⁰C unter verringertem Druck ausgeführt, wobei die Tabakzellen schrumpfen und erhärten, wenn dieselben bei über 8O⁰C getrocknet werden. Wenn die Tabakzellen mit Tabakblattsubstanzen und/oder Zusatzmitteln vermischt werden, wirken die Tabakzellen als ein Bindemittel und Wasserfestigkeitsmittel, wie sie bei herkömmlichen Verfahren angewandt werden. Beide Verfahrensweisen des leichten Trocknens der frischen Tabakzellen und des Vermischens frischer Tabakzellen mit Tabakblattsubstanzen und/oder Zusatzmttteln, die geringe Wassermengen enthalten, können beide Verfahren angewandt werden.

Als faserförmige Materialien können pflanzliche Fasern, wie Cellulose, Hanf, Bagasse, Zuckerrübenwurzlen und anorganische Fasern, wie Glasfasern, Kohlenstoffasern angewandt werden. Als anorganische Materialien werden Kieselerde, Tonerde, Asbest, Kieselgur, Talk, CaIclumcarbonat und Zeolit angewandt. Diese faserförmigen Materialien und anorganischen Materialien dienen zur Verbesserung der Festigkeit und Volumenerhöhung des folienartigen Materials. Mengen der zuzusetzenden Tabakblattsubstanzen

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liegen unter einem Wert des 10-fachen des Trockengewichtes der Tabakzellen und die Mengen des zuzusetzenden faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien liegen unter dem Wert des Trockengewichts der Tabakzellen.

Erfindungsgemäß können Zusatzmittel, wie Aromatisierungsmittel, den Brennvorgang fördernde Mittel, Süßungsmittel, hygorskopische Mittel zu dem feuchten Pulver, das die Tabakzellen enthält o<Eer aus diesen besteht zugesetzt werden, und dies in der gleichen Weise wie bei herkömmlichen Verfahren zum Hefstellen folienartigen Materials für Rauchzwecke. Die Zusatzmittel, wie Aromatisierungsmittel, Süßungsmittel und hygroscopische Mittel sollten jedoch naeh später in das fertige (getrocknete) folienartige Material " eingearbeitet werden. Als Aromattbsierungsmittel können essentielle öle, wie Cascariilaöl, Bergamotöl, Irisöl, Extrakte,wie Benzoetinktur, Tabakextrakt, Fruchtextrakt und Perfums, wie Coumarin, Vanillin, Mehthol angewandt werden. Als Verbrennungsmittel werden Aktivkohle, Natriumfumarat, Kaliumfumarat und dgl. angewandt, während Sukrose, Glyzerin, Propylenglykol, Sorbitol als Süßungs- oder hygroskopische Mittel angewandt werden. Mengen dieser Zusatzmittel werden realtiv klein gehalten und somit hat der Zusatz dieser Mittel wenig Einfluß auf den Feuchtigkeitsgehalt des gesamten feuchten Pulvefs.

Die obigen Tabakzellen oder Gemische derselben, deren Feuchtigkeitsgehalt auf einen vorherbestimmten Wert eingestellt ist, " können sodann in folienartige Materialien vermittels Hindurchführen durch Strangpreßwalzen geformt werden. Das so erhaltene foienartige Material wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 10-14 Gew.% (bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60%) getrocknet. Die erhaltene Folie weist ausgezeichnete Zerreißfestigkeit, Dehnung und Wasserfestigkeit auf und es entsteht nur wenig Verlust aufgrund eines Brechens während des sich anschließenden Behandeins, wie Schneidens, Einwickeins, Umhüllen sind dgl. zur Zigarettenherstellung.

Bezüglich des Grunds bzw. Mechanismus derartiger Verbeserungen der physikalischen Eigenschaften bei den erfindungsgemäßen Produkten wird angenommen, daß die in den Membranen der Tabakzellen

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enthaltene Pektinsubstanz im sogenannten physiologisch wirksamen Zustand in den Membranen der Tabakzellen vorliegt und somit als ausgezeichnetes Bindemittel wirkt und daß diese Pektinsubstanz sich mit zweiwertigen Kationen, wie des Calciums, Magnesiums und dgl., die ebenfalls in dem angefeuchteten Pulver vorliegen,, vereinigt, um so bei der Trocknungsstufe der Folie wasserunlöslich zu werden.

Die Tabellen II und III zeigen Vergleiche der physikalischen und organoleptischen Eigenschaften des folienartigen Materials, das unter Anwenden von lediglich Tabakzellen hergestellt wird, die auf einen vorherbestimmten Feuchtigkeitsgehalt in der erfindungsgemäßen Weise getrocknet worden sind, mit den folienartigen Materialien, die vermittels herkömmlicher Strangpreßverfahren unter Anwenden keiner Tabakzellen hergestellt worden sind.

Jeder Testgegenstand der physikalischen Eigenschaften des folienartigen Materials, wie in Tabelle II gezeigt, wird in der folgenden Weise gemessen:

Dicke (mm) wird gemessen vermittels eines Mikrometers der Dial Gauge

2
Art bei einem Druck von 550 g/cm ;

mechanische Festigkeit (g/mm ) wird vermittels der folgenden Gleichung berechnet, bestehend aus der obigen Dicke (mm), der Breite (mm) und Zerreißbelastung (g) des Prüfstückes, wobei die Zerreißbelastung dergestalt gemessen wird, daß das Prüfstück mit einer Breite von 15 mm und einer Länge von 60-70 mm unter Anwenden eines Zerreißfestigkeitsmessers mit konstanter Geschwindigkeit belastet wird, bis das Teststück zerfiel.

Festigkeit

"Breite (15mm) χ Dicke (mm)

Dehnung (%) wird ausgedrückt in Prozent Dehnung, die vermittels der weiter oben beschriebenen Arbeitsweise gemessen wird, bezogen auf die Länge des nicht belasteten Prüfstückes.

Füllwert (g/Zigarette) wird berechnet von der Belastung, die dergestalt gemessen worden ist, daß die Testprobe in eine Breite von 0,8 mm zerschnitzelt und in einen Zylinder mit einerQuerSchnitts-

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fläche von 40 cm eingebracht und ι

0,6 mm/sec. zusammengedrückt wird.

2
fläche von 40 cm eingebracht und mit einer Geschwindigkeit von

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Die Wasserfestigkeit (Stunden) _vwird ausgedrückt in der Zeit, die bis zum Bruch erforderlich ist, die dergestalt gemessen wird, daß das Prüfstück in Wasser bei einer Temperatur von 25 C eingeweicht wird und in einer Schüssel gehalten und periodisch gewirbelt wird, bis das Prüfstück zerbricht.

Die in der Tabelle III gezeigten organoleptischen werden ausgedrückt durch die Anzahl an Personen die an dem Test teilnahmen (paarweise Testverfahren), wobei 10 Fachleute die Zigaretten auf ihren Geruch, Geschmack, Milde und physiologische Leichtigkeit überprüften, die aus folienartigen Material hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen.

Tabelle II

erfindungsgemäßes herkömmliches Verfahren Verfahren

wesentliches Rohmaterial Zusatzmittel:

Carboxymethfrlcellulose

Glyoxal

physikalische Eigenschaften:

Tabakzellen

Tabakpulver

5%

Dxcke (mm)	(Stunden) über	0,16	Geruch	Geschmack	0,17	physio logische Liechtig- keit
	161	4	5	150	10
2 mechanische Festigkeit g/mm	2,9	6	5	1,0	0
Dehnung (%)	1,2		1,2
	48		0,5
Füllwert (g/Zigarette)	Tabelle III
Wasserfestigkeit	wesentliches Roh material		Milde
	Tabakzellen		10
	Tabakpulver		0
ERFINDUNGsgemäßes Verfahren
herkömmliches Verfahren

Die Zahlenwerte der Tabelle II zeigen, daß das erfindungsgemäß hergestellte folienartige Material ausgezeichnete Festigkeit, Dehnung und Wasserfestigkeit trotz des Nichtzusatzes von Carboxymethylcellulose als Bindemittel und Glyoxal als Wasserfestigkeitsmittel

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aufweist. Weiterhin zeigt die Tabelle III, daß die aus dem erfindungsgemäßen folienartigen Material hergestellten Zigaretten überlegene Eigenschaften hinsichtlich der Milde und physiologischen Leichtigkeit besitzen, obgleich dieselben nahezu äquivalent den vermittels herkömmlicher Verfahren hergestellten hinsichtlich des Geruchs und Geschmacks sind.

Die Figur 2 ist ein schematisches Fließdaagramm und eeigt eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des erfindungsgemäßen folienartigen Materials, wobei ein Anteil der Kulturbrühe aus der Fermentiervorrichtung 1 entnommen, vermittels Filter 2 filtriert wird und die abgetrennten Tbakzellen geringfügig in dem Trockner 3 getrocknet werden und sodann in dem Mixer 4 mit Tabakblattsubstanzen und/oder weiteren Zusatmitteln und/oder Zusatzmitteln

5 vermischt werden. Dad erhaltene feuchte Pulvergemisch wird in fcblienartige Materialien durch Hindurchführen durch Mischwalzen

6 und Strangpreßwalzen 7 verformt und nach »dem Trocknen in einem Infrarottrockner 8 wird das folienmaterial vermittels des Schneiders 9 zerschnitten. Das von den obigen Tabakzellen abgetrennte Filtrat wird in dem Tank 10 gelagert in dem Tank 12 mit frischen Mediumbestandteilen 11 vermischt und sodann zu dem ursprünglichen Fermentierer 1 nach Sterilisieren in dem Sterilisierer 13 zurückgeführt.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterunt der Erfindung.

Beispiel 1

Es wird ein Samen von N. tabacum var. hellgelb mit entionisiertem Wasser gewaschen, einige Minuten Sekunden in 95% Äthanol eingeweicht sodann etwa 10 Minuten in 10% Natriumhypochloritlösung und sodann mit sterilem Wasser gewaschen. Dieser Samen wird auf ein sterilisiertes festes Kulturmedium aufgebracht, das vermittels Zusatz von 1% Agar zu der in der Tabelle I gezeigten Zusammensetzung hergestellt worden istund in einen mit Baumwolle ausgestopften Erlenmayer Kolben eingebracht und bei einer Temperatur von 26-30 C etwa 4 Wochen inkufciert. Wenn ein Stnrnkanteil des Samens mit dem festen Medium in Berührung gebracht wird, bildet sich von dem Berührungspunkt ein callus aus. Dieser callus wird abgetrennt auf ein frisches Medium mit der gleichen Zusammensetzung überführt und kultiviert. Nach dieser weiteren Kultivierung des callus 3 mal wiederholt, bilden sich etwa 3 g des callus

ίθ98Η/089β "

(Frischgewichtsgrundlage) in der letzten Kulturstufe und diese werden in 100 ml flüssiges Medium der gleichen Zusamemensetzung jedoch ohne Agar eingeimpft, in einem 500 ml Sakguchi Kolben gehalten und auf einem Schüttler bei einer Temperatur von 28-30 C kultiviert. Nach etwa 2 Wochen haben sich Tabakzellen in Suspension in der Flüssigkeit fortgepflanzt. Es werden etea 10 ml dieser Kulturbrühe in 100 ml frisches flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung überführt und schüttelkultiviert. Nachdem dieser Kultur fünfmal wiederholt worden ist erhält man die Kulturbrühe, in der Tabakzellen fein und einheitlich dispergiert vorliegen, in etwa 1 Woche.

Es werden sodann 100 ml dieser Kulturbrühe in 1 Liter flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung eingeimpt und in einem 3 Liter-Kolben gehalten und eine Woche schüttelkultiviert. Die in diesem 3 Liter Kolben erhaltene Kulturbrühe wird in 11 Liter flüssiges Medium eingeimpft, in 15 Liter Fermentiervorrichtung gehalten und bei einer Temperatur von 30°C unfler einer Belüftungsgeschwindigkeit von 7,5 Liter/min, und einer Rührgeschwindigkeit on 50 U/min, gehalten. Nach 5-6 Tagen werden etwa 5 Liter, d.h. etwa 1/2 der Kulturbrühe in der Fermentiervorrichtung, in der sich Tabakzellen in Suspension fortgepflanzt haben, entnommen und zentrifugiert und es werden 18 Sew? g auf der Trockengewichtsgrundlage Tabakzellen pro Liter Kulturbrühe erhalten. Etwa 5,5 Liter frisches Medium, das getrennt hergestellt und sterilisiert worden ist, werden in die Fermentiervorrichtung eingeführt und die Belüftungskultur unter Rühren unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben mit der Ausnahme durchgeführt, daß die Belüftungfgeschwindigkeit auf 11,5 Liter/min, erhöht wurde. Nach 2 Tagen werden in ähnlicher Weise 5 Liter Kulturbrühe abgenommen und frisches Medium wiederum dem Fermentierer zugeführt. Somit werden Tabakzellen in einer Menge von 13-15 g auf der Grundlage des Trockengewichtes pro Liter Kulturbrühe jeden zweiten Tag erhalten vermittels Wiederholen der oben beschriebenen halbkontinuierlichen Klutur der Tabakzellen.

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2 kg Tabakzellen auf der Grundlage deö Frischgewichtes (14Og Trockengewicht enthaltend) die wie oben beschrieben gesammelt wurden, werden geringfügig bei 60 C im Vakuum getrocknet, um so den Feuchtigkeitsgehalt um etwa 35% zu verringern. Feuchtes Pulver wird einheitlich mit 3 g Sorbitol und einer geringen Menge Cascarillaöl vermischt und sodann in folienartiges Material geformt mit einer Dicke von 0,1 mm vermittels Hindurchführen durch ein Paar Extrudierwalzen. Die Folie wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12% vermittels Anwenden eines INfrarottrockners getrocknet.

2 Das folienartige Material weist eine Festigkeit von 161 g/mm und Wasserfestigkeit von 48 Stunden und mehr auf und die daraus hergestellten Zigaretten sind in Milde und physiologischen Leichtigkeit überlegen.

Beispiel 2

Es werden Tabakzellen vermittels ähnlicher Verfahrensweise wie im Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Blattfragment von N.tabacum var xanthi anstelle eines Samens von N.t. var hellgelb angewandt wird. Es werden 1,5 kg Tabakzellen auf der Grundlage des Frischgewichtes (150 g Trockengewicht enthaltend) einheitlich mit 1,4 kg trockenem Tabakstaub vermischt, 2g Zucker und eine geringe Menge Benzoetinktur zugesetzt, um so den Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches auf etwa 47 Gew.% einzustellen. Das erhaltene feuchte Gemisch wird in folienartige Materialien verformt und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 getrocknet.

2 Die Folie weist eine Festigkeit von 155 g/m und Wasserfestigkeit von 24 Stunden oder mehr auf und die daraus hergestellten Zigaretten dieser Folie weisen ausgezeichneten Geruch und Geschmack auf.

Beispiel 3

Es werden Tabakzellen in ähnlicher Weise wie nach Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß Wurzelteile von " N. gutinosa anstelle des Samens von N.t.var hellgebl angewandt werden. Die obigen Tabakzellen, deren Feuchtigkeitsgehalt sich auf 95 Gew.% beläuft, werden geringfügig bei 80°C vermittels Seißblas-Dehydrierung getrocknet, um so den Feuchtigkeitsgehalt auf 45 Gew.% zu veringern. 1 kg der getrockneten Tabakzellen werden

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einheitlich mit 30 g Asbest, 3 g Sorbitol und einer geringen Menge Vanilin vermischt und das erhaltene Gemisch weist einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 44 Gew.% auf und wird in folienartiges Material verformt und in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise getrocknet.

Die Folie weist eine Festigkeit von 160 g/mm und eine Wasserfestigkeit von 45 Stunden und mehr auf und die daraus hergestellten Zigaretten sind überlegen in Milde und physiologischer Leichtigkeit.

Beispiel 4

Es werden Tabakzellen in der gleichen wie im Beispiel 1 beschriebenen Weie fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Stielteil von N. debneyi anstelleeines Samens von N.t. var hellgelb angewandt wird. Die obigen Tabakzellen weisen einen FEuchtigkeitsgehalt von 95 Gew.% auf und werden geringfügig bei 80 CT vermittels HeSßblas-Dehydrierung getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt auf 40 Gew.% zu verringern. Es wird 1 kg der obigen getrockneten Tabakzellen einheitlich mit 80 g Zellulose, die zuvor mit Aroma versehen worden ist (N-BKP) vermischt und das erhaltene Gemisch mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 37 Gew.% wird in ein folienartiges Material verformt undwie im Beispiel 1 getrocknet. 4 g Glyzerin und eine geringe Menge Cascarillaöl werden auf die trockene Folie aufgesprüht.

Das folienartige Material weist eine Festigkeit von 205 g/mm und Wasserfestigkeit von 50 Stunden und darüber auf und die daraus hergestellten Zigaretten weisen überlegene Milde und physiologische Leichtigkeit auf.

Beispiel 5

Es werden Tabakzellen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 fortgepflanzt und gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Keim von tabacum var. nambu anstelle eines Samens von N.t. var hellgelb angewandt wird. 2 kg der Tabakzellen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90 Gew.% werden einheitlich mit 1 kg trockenem Tabakstaub vermischt sowie 200 g Kieselgur, 3 g Propylenglykol und einer geringen Menge Bergamotöl und das erhaltene Gemisch mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 56 Gew.% wird in ein folienartiges Material verformt und wie im Beispiel 1 getrocknet.

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Die Folie weist eine Festigkeit von 158 g/mm und Wasserfestigkeit von 28 Stunden und mehr auf und die daraus hergestellten Zigaretten sind überlegen in ihrer Milde und physiologischen Leichtigkeit während dieselben ausgezeichnet in Geruch und Geschmack sind.

Beispiel 6

Es werden Tabakzellen in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise fortgepflanztund gesammelt mit der Ausnahme, daß ein Strunkteil N. tabacum var enshu anstelle eines Samens N.t. var hellgelb angewandt wird und das Filtrat der entnommenen Kulturbrühe aus der Fermentiervorrichtung nach Zusatz frischen Mediums und Sterilisieren erneut angewandt wird anstelle des Anwendens eines frischen Mediums, das neu hergestellt und in die Fermentiervorrichtung eingebracht worden ist. Die Tabakzellen werden geringfügig bei 80°C vermittels Anwenden von Heißblas-Dehydrierung getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt auf 75 Gew.% zu verringern. 1 kg der oben getrockneten Tabakzellen werden einheitlich mit 300 g Tabakstaub, 50 g Cellulose, vorher mit Gesuchsstoff (N-BKP) versehen, 25 g Bentonit, 3 g Sorbitol und einer geringen Menge Cascarillaöl vermischt und das erhaltene Gemisch mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 54 Gew.% wird in folienartige Materialien verformt und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 getrocknet.

Die Folie weist eine Festigkeit von 186 g/mm und Wasserfes£igkeit von 32 Stunden und darüber auf und die daraus heggestellten Zigaretten sind überlegen in ihrer Milde und physiologischen Leichtigkeit und besitzen weiterhin ausgezeichnefcenGeruch und Geschmack.

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Claims

PATENTANWÄLTE 2 1 A 4 4 6

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER /θ monchen

DIPL. ING. H.-JOACH1M PRESTING

BERLIN

The Japan Monopoly Corporation ~1. StP. '·>''

t BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

HERBERT8TRA8SE 22

Patentansprüche

l.i Verfahren zum Herstellen folienartiger Materialien für Rauchzwecke, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsschritte:

(1) Kultivieren eines Pflanzenkörperteils der Sorte Nicotiana auf einem festen Medium für die Pflanzengewebekultur, bestehend aus Saccharid, anorganischen Salzen, Auxinen, Cytokininen und Vitaminen, unter Ausbilden amorpher Zellklumpen, d.h. callus auf dem festen Medium;

(2) Beimpfen des callus in ein flüssiges Medium der gleichen Zusammensetzung wie oben beschrieben und Kultivieren desselben unter aeroben Bedingungen, ud denselben in Tabakzellen suspendiert in der Flüssigkeit fortzupflanzen;

(3) Isolieren der Tabakzellen aus der Kulturflüssigkeit

(4) geringfügiges Trocknen der frischen erhaltenen Tabakzellen bei einer Temperatur unter 80 C oder Vermischen derselben mit Tabakblattsubstanzen und/oder faserförmigen Materialien und/oder anorganischen Materialien, um so den Feuchtigkeitsgehalt der Tabakzellen oder des Gemisches derselben auf 30-60% zu verringern, die faserförmigen und anorganischen Materialien geringe Feuchtigkeit aufweisen und die Raucheigenschaften des Endproduktes nicht zerstören;

(5) Ausbilden des erhaltenen feuchten Pulvers in folienartiges Material und Trocknen desselben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen an faserförmigen Materialien und anorganischen Materialien unter dem Wert des Trockengewichtes der angewandten Tabakzellen liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen an Tabakblattsubstanzen unter dem 10-fachen des Wertes des Trockengewichtes der angewandten Tabakzellen liegen.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Phosphat in dem Medium zur Pflanzengewebekultur in einer Menge von zwei- bis dreimal« soviel als derjenigen in dem herkömmlichen
Linsmaier und Skoog's Medium angenadt wird.

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