DE3218760A1 - Klares tabak-aromaoel, sowie verfahren zu seiner gewinnung aus einem tabakextrakt und dessen verwendung - Google Patents

Description

Dr, Adam Müller, D-8630 Coburg

Klares Tabak-Aromaöl, sowie Verfahren zu seiner Gewinnung aus einem Tabakextrakt und dessen

Verwendung

BESCHREIBUNG |!

Die Erfindung betrifft als neues Produkt ein klares Tabak- l^; Aromaöl, frei von Polyphenolen, Harzen und Wachsen ,mit fs einem reduzierten (verminderten) Nikotingehalt von 5 bis l\ 50% relativ (bezogen auf den Tabak, dem das Tabak-Aromaöl 1

γ'. entstammt) und mit dem für den jeweils eingesetzten Aus- Ü gangstabak typischen Tabakgeruch. Darüberhinaus betrifft |· die Erfindung ein Verfahren zur Abtrennung von klarem Tabak- Il

iff Aromaöl aus Tabakextrakt und dessen Verwendung gemäß den ti

Patentansprüchen. ^

Bei der Herstellung von Tabakwaren spielt die Aromatisierung | des Tabaks eine besondere Rolle. Versuche, aus aromastarken % Tabaken oder Tabakabfällen das für den jeweiligen Tabak ') typische Tabak-Aromaöl teilweise oder ganz zu gewinnen, um ii es anderen, aromaschwachen Tabaken gleicher Provenienz f zuzusetzen, scheiterten bisher daran, daß es nicht gelang,
ein absolutes (klares) Tabak-Aromaöl, frei von Harzen und
Wachsen rait reduziertem Nikotingehalt, zu gewinnen.

Die DE-OS 21 28 779 beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung
von Aromastoffen und die Umwandlung der Arome.-Precursoren

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aus Tabak, indem der Tabak mit einem oder mehreren Lösungsmitteln, die in der eluotropen Reihe zwischen Trichloräthylen und Xthylacetat liegen, extrahiert wird und aus dem gewonnenen Extrakt durch eine Wärmebehandlung zwischen 110 und 18O⁰C die Aroma-Precursoren aktiviert werden. Die nach diesem Verfahren gewonnenen Aroma-Produkte stellen eine wachsartige, harzige Masse dar, die alle Wachse und Harze sowie. Polyphenole und nahezu das gesamte Nikotin des Ausgangsproduktes enthalten.

Die DE-OS 21 42 205 beschreibt ein Verfahren zur selektiven, aromaerhaltenden Extraktion von Nikotin aus Tabak, indem in der ersten Stufe dem trockenen Tabak durch Behandlung mit trockenen, überkritischen Gasen (z.B. CO₂) das Aroma entzogen wird, das dann vorübergehend im Abscheidebehälter B verbleibtf bis dem Tabak im Behälter A durch eine zweite Verfahrensstufe mit Hilfe feuchter CO, das Nikotin entzogen wurde, das dann im Behälter D abgeschieden wird. In einer dritten Verfahrensstufe werden die im Behälter B befindlichen Aromastoffe mit z.B. überkritischer CO, gelöst, wieder in den Behälter A zurückgeführt und dort auf dem Tabak abgeschieden.

Dieses Verfahren ist bezüglich der Tabakaromagewinnung und Ausnutzung kostspielig und von geringer Effizienz, weil das in der ersten Stufe gewonnene Produkt kein von Harzen und Wachsen abtrennbares, klares flüssiges Tabakaromaöl darstellt, sondern eine Paste ist, die nahezu alle unerwünschten Wachse und Harze des Ausgangsproduktes sowie unerwünschte Polyphenole einschließt. Außerdem verhindern diese wachs- und harzartigen Stoffe die gleichmäßige Verteilung und Aromaübertragung bei der Rearomatisierung eines zu beaufschlagenden Tabaks. Die Polyphenole haben unter anderem den Nachteil, daß sie den Rauchgeschmack beeinträchtigen.

Die DE-OS 28 44 781 beschreibt ein Verfahren zur extraktiven Behandlung von pflanzlichem und tierischem Material, u.a.

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auch die Bearbeitung von Tabak unter Verwendung eines aus zwei Komponenten bestehenden Lösungsmittels, wie z.B. 93 Molprozent CO₂ + 7 Molprozent Ethanol oder 94 Molprozent CO₂ + 6 Molprozent Butan. Mit dem Zweiphasengemisch soll erreicht werden, daß z.B. die bei der organischen Lösungsmittelextraktion gebildeten Addukte und Veränderungen im bearbeiteten Material vermieden werden. Das Arbeiten mit CO₂ allein unter überkritischen Druckbedingungen soll, um zu ausreichenden Extraktionsgraden zu kommen - Drucke von über 150 bar erfordern. Nach dem Verfahren der DE-OS 28 44 781 sollen diese Nachteile vermieden werden, wenn dem zur Extraktion eingesetzten CO₂ gewisse Mengen z.B. alkoholische Lösungsmittel als Schleppmittel hinzugefügt werden.

Nach diesem Verfahren wird - ebenso wie nach dem Verfahren der DE-OS 21 42 205 - als Zwischenprodukt nur eine pastenförmige, wonig Aromastoffο enthaltende Substanz mit allen Wachsund Harzanteilen sowie unerwünschten Polyphenolen des zur Extraktion verwendeten Tabaks gewonnen·

Gemäß keinem der bekannten Verfahren war die Erzielung eines Tabakextrakts bzw. Tabak-Aromas möglich, das den für den jeweils eingesetzten Ausgangstabak typischen Tabakgeruch besitzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein klares, absolutes Tabak-Aromaöl zu gewinnen, das qualitativ und quantitativ nahezu alle Aromastoffe des Ausgangsproduktes enthält, frei von Harzen, Wachsen und Polyphenolen ist und dessen Nikotingehalt - verglichen mit dem Ausgangsprodukt - stark reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Patentansprüchen gelöst.

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Da nach den bekannten \erfahren der Extraktion des Tabaks mit organischen Lösungsmitteln oder der Extraktion des Tabaks mit überkritischen Gasen wie z.B. CO₂ stets nur ein pastenförmiges Aromaprodukt mit nahezu allen Harzen und Wachsen sowie Polyphenolen des Ausgangsmaterials gewonnen wurde, ist es überraschend, daß durch eine Primärextraktion mit Lösungsmitteln bestimmter Qualität (DK-Werte von etwa 1,0 bis etwa 10) oder Mischungen dieser Lösungsmittel untereinander und eine nachgeschaltete Sekundärextraktion mit CO₂ ein zweiphasiges Harz-ZAromaölgemisch gewonnen wird, das leicht in ein klares Tabak-Aromaöl und ein festes Harz/Wachsgemisch ohne Aromaträger aufgetrennt werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen erläutert.'

Tabak im Sinne der vorliegenden Erfindung sind fermentierte Tabak-Blätter, -Stengel, -Stiele oder -Staub sowie Tabakabfälle.

Tabak-Primärextrakt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein mit üblichen organischen Lösungsmitteln, deren DK-Werte bei 20⁰C und Normaldruck zwischen etwa 1,5 und etwa 10 liegen, oder ein mit CO₂, dessen DK-Werte (bei etwa 20°C und Drucken von 20 bis 400 bar) zwischen etwa 1,0 und 1,65 liegen, hergestellter Extrakt. Zu den in Frage kommenden

organischen Lösungsmitteln gehören insbesondere: Benzol (DK-Wert 2,28), Toluol (DK-Wert 2,4), Diäthyläther (DK-Wert 4,33), η-Hexan (DK-Wert 1,9), Cyclohexan (DK-Wert 2,02), Dichlormethan (DK-Wert 9,08), Trichlormethan (DK-Wert 4,81) oder Mischungen dieser Lösungsmittel untereinander, wie z.B. Petroläther.

Adsorptionsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle gebräuchlichen Adsorbentien, insbesondere Aktivkohle, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Natrium-Aluminiumsilikat, Bleicherde, Bentonit, Kieselgel, Kieselgur, zeolithische Molekularsiebe etc.

• *

Tabak-Aromaöl im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine bei Normaltemperatur absolut klare, tabakaromatische, Ölige Flüssigkeit - frei von Harzen und Wachsen, frei von Polyphenolen, mit einem reduzierten Nikotinanteil auf 5 bis 50% relativ, bezogen auf den Tabak, dem der Tabakextrakt entstammt - die bei Zugabe von Ethanol 95 Gew.-% keine Trübungen oder Ausfällungen zeigt.

Die Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Tabak-Primärextrakts besteht im einzelnen darin, den Tabak in einem der vorgenannten Lösungsmittel oder (im Falle organischer Lösungsmittel) in einem Lösungsmittelgemisch zu extrahieren.

Bevorzugt wird dabei 1 Gewichtsteil vorzerkleinerter Tabak I

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mit etwa 3 bis 30 Gewichtsteilen eines der genannten Lösungs- |

mittel (vorzugsweise CO^, η-Hexan oder Dichlormethan) extra- |

hiert. Je nach der Effizienz der vorhandenen Extraktionsvor- jj

richtungen erfolgt die Primärextraktion während mindestens ?J

10 Minuten und höchstens 10 Stunden, vorzugsweise während |

1. bis 5 Stunden. |j

Im Falle des Einsatzes organischer Lösungsmittel erfolgt die If

Primärextraktion unter normalen Druckbedingungen. Im Falle $

des Einsatzes von CO, bei der Primärextraktion sind die Druck- §

und Temperaturbedingungen im Extraktionsbehälter und Ab- ;|

Scheidebehälter, sowie Extraktionszeit und C0₅-Strommenge mit |

denjenigen identisch, die nachstehend im Zusammenhang mit der ti

(einstufigen) Sekundärextraktion angegeben sind (vgl. Seite 10, |

Absatz 1 bis 3. und Seite 11, Absatz 2 und 3). |;

Der bei der Behandlung mit diesen Lösungsmitteln ungelöste |. Rückstand wird abgetrennt und der Lösungsmittel enthaltende Extrakt durch Verdampfen eingeengt, bis ein sirupartiger lösungsmittelfreier Tabakextrakt gewonnen wird. Das Verdampfen erfolgt im Falle des Einsatzes organischer Lösungsmittel vorzugsweise bei Unterdruck, besonders bevorzugt bei etwa 15 Torr. Im Falle des Einsatzes von CO, erfolgt das Verdampfen im Abscheidebehälter, wie bereits vorstehend ausgeführt, unter den Druck- und Temperaturbedingungen, wie sie nachstehend für die (einstufige) Sekundärextraktion angegeben sind.

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Ein in dieser Weise gewonnener Tabak-Primärextrakt enthält u.a. Polyphenole, Harze/Wachse, Nikotin und liegt, wie der Erfinder festgestellt hat, in einer für die nachfolgende Sekundärextraktion (mit CO₂) besonders geeigneten, leicht zugänglichen Form vor.

Der erhaltene Tabak-Primärextrakt wird nun erfindungsgemäß mit einem Adsorptionsmittel intensiv vermischt, bis eine gleichmäßige Verteilung zwischen Extrakt und Adsorptionsmittel vorliegt. Dabei sind besonders bevorzugte Adsorptionsmittel: Natrium-Aluminiumsilikat, Bentonit, Magnesiumoxid oder zeolithische Molekularsiebe. Das Mischungsverhältnis ExtraktAdsorptionsmittel ist variabel und kann in Abhängigkeit von der Konsistenz des Extraktes, der Dichte und Teilchengröße des Adsorptionsmittels sowie der gewünschten Konsistenz des Mischproduktes eingestellt werden. Im allgemeinen ist ein Mischungsverhältnis ExtraktAdsorptionsmittel zwischen 1:0,1 bis 1:10 ausreichend; bevorzugt wird ein pulverförmiges Extraktgemisch mit einem Mischungsverhältnis Extrakt Adsorptionsmittel von 1:0,3 bis 1:6.

Das Extrakt/Adsorptionsmittel-Gemisch soll das Verhältnis 1:0,1 nicht unterschreiten, weil das erfindungsgemäß eingesetzte Adsorptionsmittel das Lösen der Aromastoffe bei der folgenden Sekundärextraktion mit CO₂ (im Extraktionsbehälter) und die Abscheidung im Abscheidebehälter als leicht von Harzen und Wachsen abtrennbares, klares absolutes Tabak-Aromaöl maßgeblich beeinflußt.

Ein Mischungsverhältnis von mehr als 1:10 gibt ebenfalls noch eine gute Ablösung und Abscheidung des Tabak-Aromaöls, wobei allerdings ein größeres Druckbehältervolumen in Kauf zu nehmen ist.

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Das Gemisch aus Primärextrakt und Adsorptionsmittel wird)in einem ersten Druckbehälter (Extraktionsbehälter), vorzugsweise Hochdruckbehälter, mit CO₂ unter bestimmten Druck- und

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Temperaturbedingungen solange behandelt, bis alle Aromastoffe in dem dem Extraktionsgefäß nachgeschalteten zweiten Druckbehälter (Abscheidebehälter) als leicht von Harzen und Wachsen auftrennbare, ölige Flüssigkeit vorliegen.

Diese Sekundärextraktion mit CO₂ nach dem Verfahren der Erfindung wird erreicht, indem man die zur Extraktion des Extrakt/ Adsorptionsmittel-Gemisches verwendete CO in Bezug auf Druck und Temperatur überkritisch (> 73 bar und>31,3°C) oder in bezug auf Druck und Temperatur unterkritisch (< 73 bar und < 31,3°C) oder in bezug auf Druck überkritisch ( >73 bar) und in bezug auf Temperatur unterkritisch ·(< 31,3⁰C) hält.

Bei tiberkritischer Arbeitsweise hinsichtlich Druck und Temperatur werden vorzugsweise Drucke von 85 bis 250 bar und Temperaturen von +35⁰C bis +90⁰C gewählt. Beim Arbeiten im unterkritischen Druck- und unterkritischen Temperaturbereich:, sind Drucke von 25 bis 70 bar und Temperaturen von +5⁰C bis +25⁰C bevorzugt. Beim Arbeiten im überkritischen Druck- und unterkritischen Temperaturbereich sind Drucke von 85 bis 200 bar und Temperaturen von +10⁰C bis +3O⁰C bevorzugt.

Falls ein besonders niedriger Nikotinanteil im Endprodukt (Sekundärextrakt) erwünscht ist (z.B. von 5 bis Ί0% relativ, bezogen auf den Tabak, der zur Primärextraktion verwendet wurde), kann zwischen der anspruchsgemäßen Primärextraktion und der anspruchsgemäßen Sekundärextraktion ein zusätzlicher C0₂-Extraktionsschritt bei niedrigen Temperaturen zwischengeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird der bei der Primärextraktion erhaltene und mit dem Adsorptionsmittel vermischte Extrakt vorab bei C0₂~Extraktionstemperatüren von -25⁰C bis +5⁰C und C0₂-Extraktionsdrucken von etwa 20 bis 25 bar behandelt; bei diesem zwischengeschalteten C0₂-Extraktionsschritt erfolgt die Entspannung im Abscheidebehälter bei unterkritischen Druck- und Temperaturbedingungen, wobei eine Abscheidung (des Nikotins) im Abscheidebehälter bei Temperaturen von etwa +15⁰C bis +3O⁰C und bei Drucken von etwa 2 bis 15 bar bevorzugt ist. Dabei genügt

eine Extraktionszeit von 0,5 bis 2 Stunden, bevorzugt etwa 1 Stunde sowie eine CO₂-S tromiaenge von 5 bis Ä"0 kg/Stunde, bevorzugt 10 bis 30 kg/Stunde, überraschenderweise werden bei diesem zwischengeschalteten C0₂~Extraktionsschritt fast ausschließlich Nikotin und andere Nebenalkaloide (nicht aber andere an sich CO₂-lösliche Bestandteile, wie z.B. Aromastoffe, Harze, Wachse, Polyphenole etc.) aus dem Primärextrakt/Adsorptionsmittel-Gemisch herausgelöst und im Abscheidebehälter ausgeschieden. Das erhaltene Nikotin wird dem Abscheidebehälter entnommen, bevor die anschließende Sekundärextraktion (Aromaextraktion) mit CO, beginnt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Patentanspruch, insbesondere bei der Sekundärextraktion, sind die Abscheidungsbedingungen im Entspannungsbehälter (Abscheidebehälter) für die Qualität und Quantität des erfindungsgemäß gewonnenen Produkts maßgeblich. Die Entspannungsdrucke und Entspannungstemperaturen liegen zweckmäßigerweise im unterkritischen Bereich der CO₂ (unterkritischer Druck/unterkritische Temperatur) . Dabei sind Drucke von 45 bis 65 bar und Temperaturen von 15 bis 30⁰C bevorzugt; besonders bevorzugt sind Drucke von etwa 50 bis 55 bar und Temperaturen von 20 bis 25⁰C. Die Abscheidung im Entspannungsbehälter wird vorzugsweise bei gleichzeitiger Druck- und Temperaturabsenkung gegenüber den im Extraktionsbehälter herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen vorgenommen.

Auch die Menge der den Extraktionsbehälter durchströmenden CO₂ und die Dauer der Durchströmung sind für die erfindungsgemäße Verfahrensweise maßgeblich. Zweckmäßig sind Behandlungszeiten von insgesamt 1 bis 5 Stunden, bevorzugt 2 bis 4 Stunden; zweckmäßig ist eine CO₂-Strommenge von insgesamt 3 bis 30 kg/Stunden, bevorzugt 5 bis 15 kg/Stunden, bezogen auf 1 kg unbehandelten Tabak.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, gelten die vorstehend für die (einstufige) Sekundärextraktion angegebenen Bedingungen

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der CO₀-Extraktion, wie Druck · und Temperatur im Extraktions- § 2 &

behälter, Druck und Temperatur im Abscheidebehälter, Extraktionszeit und CO2-Strommenge auch für die Primärextraktion, · wenn bei ihr als Lösungsmittel CO₂ eingesetzt wird. Eine nochmalige Aufzählung dieser Parameter, speziell für den Fall der Primärextraktion, erübrigt sich daher.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man nach Beendigung der Sekundärextraktion bei der Entnahme aus dem Entspannungsbehälter ein Feststoff/Ölgemisch, das bereits in 2 Phasen vorliegt. Durch einfache Filtration kann dieses Gemisch in ein klares, absolutes Tabak-Aromaöl frei von Polyphenolen mit stark reduziertem Nikotinanteil und ein festes Harz/Wachsgemisch i mit relativ hohem Nikotinanteil getrennt werden. fj

Ein besonderes Charakteristikum des erfindungsgemäß gewonnenen I

% Tabak-Aromaöls besteht außerdem darin, daß es den für den je- f

wells eingesetzten Ausgangstabak typischen Tabakgeruch aufweist. Es unterscheidet sich mit dieser Eigenschaft eindeutig von allen bisher bekannt gewordenen Tabakextrakten, denn mit keinem der herkömmlichen Tabakextrakte war es möglich, den typischen Geruch des jeweiligen Ausgangstabaks herzustellen. Aufgrund dieses charakteristischen Merkmals des erfindungsgemäß gewonnenen Tabakextrakts ist davon auszugehen, daß er || in seiner stofflichen Zusammensetzung gegenüber dem Stand der f$ Technik völlig.neuartig ist.

Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals, ausgehend von einem Produkt (Tabakprimärextrakt), das nebeneinander Aromastoff e, PoIyphenole, Nikotin, Harze, Wachse und andere Stoffe enthält, eine Abtrennung und Gewinnung des Tabakaromas als klares und absolutes öl erzielt, und dies- mit einfach durchzuführenden Maßnahmen und besonders effizientem Resultat. Weder für dieses Verfahren als solches noch für das erhaltene Produkt ließ sich dem Stand der Technik ein Hinweis entnehmen.

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Bemerkenswert und überraschend an dem erfindungsgemäß gewonnenen Produkt ist, daß nach beendeter Sekundärextraktion aus dem Entspannungsbehälter eine leicht abtrennbare, klare Schicht von Tabak-Aromaöl mit stark reduziertem Nikotinanteil, frei von Polyphenolen, Harzen und Wachsen und eine harzigwachsartige Schicht entnommen werden kann, die einen wesentlichen Anteil des Nikotins des Primärextrakts einschließt.

Es war überraschend, daß die Tabakinhaltsstoffe, die nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise durch Primärextraktion gewonnen werden, sich in der Mischung mit einem pulverförmigen Adsorptionsmittel und anschließender Sekundärextraktion (mit CO₂) ninsichtlich ihrer Viskosität, ihrer Löslichkeits- und Abscheideverhältnisse ganz anders verhalten als die gleichen Inhaltsstoffe, die nur der Primärextraktion (auch der CO₂-Primärextraktion), z.B. aus Tabakblättern, unterworfen werden.

Auch im Falle der erfindungsgemäß gegebenenfalls zwischengeschalteten besonders effizienten Nikotin-Extraktion (gegebenenfalls zwischengeschalteter CO^Extraktionsschritt) wird dies sehr deutlich: Nach der geltenden Lehre werden Nikotin und Polyphenole nur in Anwesenheit von Feuchtigkeit, z.B. aus Tabakblättern, mit Hilfe von CO₂ extrahiert. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird jedoch in keiner Verfahrens- - stufe Feuchtigkeit zugesetzt oder benutzt, und trotzdem wird * aus dem erfindungsgemäß hergestellten Primärextrakt ; fast das gesamte Nikotin gelöst und im Abscheidebehälter niedergeschlagen. Diese neue Erkenntnis resultiert auch in der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante, (sofern gewünscht) nahezu reines Nikotin selektiv aus dem Primärextrakt/Adsorptionamittel-Gemisch durch (trockene) C0₂-Extraktion bei Temperaturen von -25⁰C bis +5⁰C zu extrahieren.

Eine weitere Überraschung beruht auf der Ergiebigkeit und der Reinheit des Geruchs des erfindungsgemäß hergestellten Produkts sowie auf dessen den Rauchgeschmack verbessernden Effekt.

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über das Aromaöl speziell des Tabaks ist bisher wenig bekannt geworden. In herkömmlicher Weise gewonnene Aromaöle wurden lediglich durch Wasserdampfdestillation im Labormaßstab hergestellt. Die erhaltenen öle waren von zahlreichen Fremdgerüchen, wie z.B.. Kamille, Kümmel, Pfefferminz, Baldrian und Amylalkohol begleitet, die wahrscheinlich durch Artefakt-Bildungen hervorgerufen werden« Die Ausbeute derartiger Tabaköle betrug etwa 0,1 bis 0,2%.

Wie bereits oben ausgeführt, steht in klarem Unterschied hierzu das erfindungsgemäß gewonnene Tabak-Aromaöl, das den typischen und reinen Geruch des jeweils eingesetzten Ausgangstabaks aufweist. So riecht z.B. das aus Havanna-Tabak gewonnene Aromaöl nach Havannatabak, aus Kentucky-Tabak gewonnenes Aromaöl nach Kentucky-Tabak. In ähnlicher Weise zeigen aus Virginia-, Orient- oder Burley-Tabak gewonnene Aromaöle den ganz typischen und reinen Geruch der jeweiligen Tabaksorte. Aufgrund dieses besonderen, vom Stand der Technik eindeutig unterschiedlichen Charakteristikums ist festzuhalten, daß das erfindungsgemäß gewonnene Tabak-Aromaöl in seiner stofflichen Zusammensetzung gegenüber den Produkten des Stands der Technik ganz neuartig ist.

Das auf die e.-findungsgemäße Weise gewonnene Tabak-Aromaöl ist frei von Fremdgerüchen, frei von Polyphenolen, Harzen und Wachsen, hat einen reduzierten Nikotinanteil, der nur 5 bis 50% relativ der verwendeten Tabakblätter beträgt, und wird in Ausbeuten von 0,8 bis 2,5% (absolutes öl) erhalten.

Hinsichtlich der Ergiebigkeit bei der Aromatisierung von Tabak, zeigen bereits 50 ppm des erfindungsgemäß gewonnenen Produkts z.B. aus Havanna-Tabak die gleiche Ergiebigkeit und Intensität im Aroma wie etwa 250 ppm eines nach bekannten Methoden der Wasserdampfdestillation gewonnenen Aroma-Produktes aus Havanna-Tabak.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des erfindungsgemäß gewonnenen Tabak-Aromaöls zum Aromatisieren von Tabak,* wobei diese Aromatisierung sowohl durch Beaufschlager, unmittelbar von Tabak erfolgen kann, als auch durch Aromatisieren von porösem Trägermaterial oder von Tabak-Klebematerial.

Im Fall des unmittelbaren Beaufschlagens von Tabak eignet sich das erfindungsgemäße Tabak-Aromaöl nicht nur zum Aromatisieren aromaschwacher Tabake oder rekonstituierten Tabaks mittels Soßen ("Casing") sondern es ist auch besonders als "Top Flavor" geeignet.

Eine'weitere Art des Aromatisierens besteht darin, daß das Tabak-Aromaöl auf poröse Trägermaterialien, die in Berührung mit. Tabak oder Tabakerzeugnissen stehen, aufgetragen wird. Solche poröse Trägermaterialien können z.B. in Form von Papier- oder Tonstücken, Attrappen, innerem Verpackungsmaterial (beispielsweise bei Schachteln, Beuteln etc.) vorliegen.

Als weitere AusfUhrungsform des Aromatisierens unter Einsatz des erfindungsgemäßen Tabak-Aromaöls ist auch die Zugabe zu Klebematerial für Tabakerzeugnisse zu nennen. Beispiele dafür sind Klebemittel, wie sie üblicherweise für Tabakerzeugnisse verwendet werden, z.B. Klebstoffe für Zigarrendeckblätter, Zigarettenpapier, etc.

Mittels des erfindungsgemäß gewonnenen Tabak-Aromaöls lassen sich etwaige, bei der Produktion auftretende Schwankungen (Qualitätsunterschiede oder sonstige Unterschiede im Rauchgeschmack) des Tabaks entscheidend beeinflussen.

Die zum Aromatisieren von Tabak oder Tabakerzeugnissen eingesetzte Menge an Tabak-Aromaöl kann je nach Beschaffenheit des Tabaks und der angestrebten Aromatisierung schwanken. Im Falle von aus z.B. Havanna-Tabak erfindungsgemäß gewonnenem Aromaöl verwendet man zum Beaufschlagen bevorzugt 25 bis 100, besonders bevorzugt 40 bis 60 mg Tabak-Aromaöl pro

♦oder Tabakerzeugnissen

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kg Tabak, d.h. 25 bis 100 ppm, bevorzugt 40 bis 60 ppm.

Die mit dem erfindungsgemäßen Produkt erzielbare hohe Ergiebigkeit und Intensität wird besonders dadurch gefördert, daß
ein harz-, polyphenol- und wachsfreies Tabak-Aromaöl vorliegt.
Auch diese besondere Beschaffenheit des Tabak-Aromaöls stellt
ein gegenüber dem Stand der Technik besonders charakteristisches und neuartiges Merkmal dar.

Im folgenden wird eine zur Durchführung der erfindungsgemäßen
Sekundärextraktion besonders geeignete Vorrichtung beschrie·?
ben (vgl. beigefügte Zeichnung):

Flüssiges CO₂ wird aus dem Tank 1 im unterkritischen Druck- I

und Temperaturzustand entnommen. Durch den Wärmeaustauscher 2 ü

wird das CO₂ auf die gewünschte unterkritische oder über- '$

kritische Temperatur eingestellt und mit Hilfe der Hochdruck- f·

pumpe 3 der gewünschte überkritische oder unterkritische I

Druck erzielt. Durch das Durchflußmeßgerät 16 gelangt das |

CO₂ in den Extraktionsbehälter 4, wo die Extraktion des Gemi- 1

sches aus Primärextrakt und Adsorptionsmittel stattfindet. f

Die Befüllung und Entleerung des Extraktionsbehälters 4 mit §

Produkt erfolgt diskontinuierlich durch öffnen und Verschlie- ij

ßen der Kopföffnung nach jeder Extraktion. Der im Extraktions- |

behälter herrschende Druck wird mit dem Druckaufnehmer 14 |

bestimmt. Das flüssige oder fluide CO₂, das die gelösten f

Tabakinhaltsstoffe enthält, wird über das Drosselventil 6 zum I

Druckregelventil 8 (= Entspannungsventil) geführt und durch S

den Wärmeaustauscher 9 in den Entspannungsbehälter 10 einge- |

bracht. Die Trennung der in dem CO₂ gelösten Tabakinhalts- |]

stoffe wird durch das Druckregelventil 8 eingeleitet und durch |

Senken der Temperatur im Wärmeaustauscher 9 unterstützt. Im |

Entspannungsbehälter 10 trennen sich die extrahierten Tabak- |

bestandteile in ein klares Tabak-Aromaöl und ein wachsartiges, |

harziges Nikotinprodukt, die entweder kontinuierlich durch k

das Ventil 17 oder nach beendeter Extraktion durch öffnen

des Behälters 10 entnommen werden. Am Ende jeder Extraktion

wird durch öffnen des Ventils 5 auch die Extraktionsseite der ^

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Vorrichtung vom Druck entlastet. Das während der Extraktion aus dem Entspannungsbehälter 10 austretende CO₂ wird über die Leitung 11 rezirkuliert. Die Steuerung der Vorrichtung kann von Hand oder mittels des elektrischen Steuergerätes 12 erfolgen, dem als Eingänge die mit einem Temperaturfühler 13 im Extraktionsbehälter 4 gemessenen Temperatur, die mit Druckaufnehmer 14 und 15 gemessenen Drucke, die aus den Druckbehältern 4 und 10 austretenden CO₂-Ströme sowie die mit dem Durchflußmesser 7 gemessene Durchflußmenge dienen. In Abhängigkeit von diesen Meßwerten wird das Druckregelventil 8 und auch die Kühlleistung im Wärmeaustauscher 9 eingestellt.

Falls bei der anspruchsgemäßen Primärextraktion CO₂ als Lösungsmittel eingesetzt wird, kann die geschilderte, in der Zeichnung erläuterte Vorrichtung auch dabei Anwendung finden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne ihre Anwendung zu beschränken.

Die Bestimmung des Nikotins erfolgte spektralphotometrisch gemäß der aus "Handbuch der Lebensmittelchemie" Bd. VI, (1970), Seiten 321 bis 325, bekannten Methode von H. Kuhn.

Beispiel 1

1000 g Havanna-Tabak (Wassergehalt 6,5%, Nikotingehalt 1,27%) werden in einer Messermühle zerkleinert und in 10 Liter Dichlormethan (DK-Wert bei 2O⁰C 9,08) erschöpfend extrahiert und das Lösungsmittel bei einem Unterdruck von 15 Torr abgedampft.

Es wurden 75 g lösungsmittelfreier, dunkler, sirupartiger Dichlormethanextrakt (Primärextrakt) erhalten, der mit 90 g Na-Aluminiumsilikat (Na-Al-Zeolith) in einem Knetapparat inten-

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siv vermischt wurde (Mischungsverhältnis 1:1,2).

Das Gemisch wurde 120 Minuten lang in einem geschlossenen Hochdruckextraktionsbehälter bei einem Druck von 230 bar und einer Temperatur von 65^eC mit CO₂ behandelt. Der Druck auf der Entspannungsseite betrug 50 bar, die Temperatur 24^eC.

Die Durchflußmenge an CO₂ beträgt 6 kg/Stunde.

Nach Beendigung des Versuches wurden dem Entspannungsbehälter 40,1 g eines Zweiphasengemisches entnommen, das durch einfache Filtration in 22,5 g klares, öliges Tabak-Aromaöl und 17,6 g eines Harz-/Wachsniederschlages aufgetrennt wurde.

Die Ausbeute an klarem, absolutem Tabak-Aromaöl betrug 2,25% des verwendeten Tabaks. Der Nikotingehalt war 19,92%, das sind 35% relativ von dem im Tabak vorhanden gewesenen Nikotin.

Die Ausbeute des Harz-/Wachsniederschlages war 1,76%, der Nikotingehalt 43% absolut, das sind 60% relativ des im Tabak vorhanden gewesenen Nikotins.

Das gewonnene Tabak-Aromaöl war frei von Harzen und Wachsen und zeigte bei der Zugabe von 95 Gew.-% Ethanol keinen Niederschlag und keine Trübung.

Beispiel 2

1000 g Kentucky-Tabak (Wassergehalt 8,0%, Nikotingehalt 1,7%) werden in einer Schneidemühle zerkleinert und in einer CO₂-Hochdruck-Extraktionsanlage (gemäß Zeichnung) mit CO₂ als Lösungsmittel extrahiert:

Extraktionsbedingungen:

Druck im Extraktionsbehälter: 250 bar Temperatur im Extraktionsbehälter: 40⁰C

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Druck im Entspannungsbehälter: 55 bar Temperatur im Entspannungsbehälterϊ 22⁰C

Dauer der Behandlung: 3 Stunden.
Durchflußmenge CO₂: 8 kg/Stunde.

Mach beendeter Extraktion werden 70 g einer braunen, festen Paste (Primärextrakt) dem Entspannungsbehälter entnommen und intensiv mit 140 g Bentonit vermischt.

Analog den in Beispiel 1 genannten Bedingungen wird dieses Gemisch einer Sekundärextraktion mit CO₂ unterworfen.

Mach beendeter Sekundärextraktion wurden dem Entspannungs-; behälter 38 g eines Zweiphasengemisches entnommen, das durch Druckfiltration (Filterdruck 5 bar) in 29 g eines Harz/ Wachsgemisches und 9 g klares Tabak-Aromaöl aufgetrennt wurde.

Das gewonnene Tabak-Aromaöl war frei von Harzen, Wachsen und Polyphenolen und hatte den für Kentucky-Tabak typischen Geruch. Bei der Zugabe von 95 Gew.-% Ethanol erfolgte keine Trübung.

Beispiel 3

1000 g Burley-Tabak (Wassergehalt 7%, Nikotingehalt 2,85%), wurden in einer Messermühle zerkleinert, in 6 Liter n-Hexan erschöpfend extrahiert und das verwendete Lösungsmittel (DK-Wert bei 2O⁰C 1,9) bei einem Unterdruck von 20 Torr restlos abgedampft.

Es wurden 65 g lösungsmittelfreier, dunkler, sirupartiger Primärextrakt erhalten, der mit 260 g Magnesiumoxid intensiv vermischt wurde (Mischungsverhältnis 1:4).

Das Gemisch wurde sodann in einem geschlossenen Hochdruck-Extraktionsbehälter einem zwischengeschalteten CO^-Extraktions schritt und erst dann der Sekundärextraktion unterworfen:

1. Stufe: fr

COj-Extraktionstemperatur: -17 °C
COj-Extraktionsdruck: 20 bar
Temperatur im Entspannungsbehälter: +18⁰C Druck im Entspannungsbehälter: 8 bar

Behandlungsdauer: 40 Minuten

Die Durchflußmenge an CO₂ beträgt 25 kg/Stunde.

Nach Ablauf der Behändlungszeit werden dem Entspannungsbehälter 25 g eines nahezu farblosen und geruchlosen UIs entnommen. Der Nikotingehalt dieses Öls war 94,1% absolut, das sind 82,5% relativ von dem im Tabak vorhanden gewesenen ff Nikotin. I

2. Stufe (Sekundärextraktion) : ||

Das gleiche, noch im Extraktionsbehälter befindliche Material | wurde durch Druck- und Temperaturerhöhung folgendermaßen | weiter behandelt: |

COj-Extraktionstemperatur: +15⁰C §

CO^-Extraktionsdruck: 60 bar [|

Temperatur im Entspannungsbehälter: +20⁰C |

Druck im Entspannungsbehälter: 50 bar ' ψ

Behandlungsdauer der 2. Stufe: 200 Minuten [>

Die Durchflußmenge an CO- betrug 15 kg/Stunde. Ii

i Nach Ablauf der Behandlungszeit wurden dem Entspannungsbe- \\ hälter 29,7 g eines 2Weiphasengemisches entnommen, das durch | einfache Filtration in 15,5 g klares Tabak-Aromaöl und 14,2 g Harz-/Wachsniederschlag aufgetrennt wurde.

Die Ausbeute an klarem Tabak-Aromaöl betrug 1,55% vom eingesetzten Tabak, der Nikotingehalt war 9,55% absolut, das sind 5,2% relativ von dem im Tabak vorhanden gewesenen Nikotin. Das gewonnene Tabak-Aromaöl war frei von Harzen und Wachsen und zeigte bei der Zugabe von 95 Gew.-% Ethanol keinen Niederschlag und keine Trübung.

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Beispiel 4

1000 g Orient-Tabak (Izmir) (Wassergehalt 1,2%, Nikotingehalt 1,45%) wurden in 8 Liter Petroläther erschöpfend extrahiert und das Lösungsmittel bei einem Unterdruck von 15 Torr restlos abgedampft.

Es wurden 58 g lösungsmittelfreier, dunkler, sirupartiger Primärextrakt erhalten, der mit 23,2 g Kieselgur intensiv vermischt wurde (Mischungsverhältnis 1:0,4). Das Gemisch wurde 180 Minuten lang bei einem Druck von 180 bar und einer Temperatur von +2O⁰C in einem geschlossenen Hochdruckbehälter mit po₂ behandelt.

Der Druck auf der Entspannungsseite betrug 50 bar, die Temperatur +2O⁰C. Die Durchflußmenge an CO₂ beträgt 10 kg/Stunde.

Nach beendetem Versuch wurden dem Entspannungsbehälter 20 g eines Zweiphasengemisches entnommen, das durch einfache Filtration in 12 g klares, absolutes Tabak-Aromaöl und 8 g Harz/Wachsniederschlag aufgetrennt wurde.

Die Ausbeute an klarem Tabak-Aromaöl betrug 1,2% vom verwendeten Tabak, der Nikotingehalt war 23,2% absolut, das sind 19,17% relativ von dem im Tabak vorhanden gewesenen Nikotin.

Der Harz/Wachsniederschlag hatte einen Nikotingehalt von 57,2% absolut, das sind 31,5% relativ von dem im Tabak vorhanden gewesenen Nikotin.

Das gewonnene Tabak-Aromaöl war frei von Harzen und Wachsen und zeigte bei der Zugabe von 95 Gew.-% Ethanol keinen Niederschlag und keine Trübung.

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B e i s ρ 1 e 1 5

Die Ergiebigkeit des erfindungsgemäß gewonnenen Tabak-Aromaöls wurde wie folgt belegt:

Mit Hilfe bekannter Methoden der Wasserdampfdestillation wurden aus dem gleichen Havanna-Tabak - wie im Beispiel 1 benutzt - 0,14% klares und in 95 Gew.-% Ethanol sich nicht trübendes Tabak-Aromaöl gewonnen. Der Nikotingehalt des Aromaöls betrug 0%.

Zur Beurteilung der Ergiebigkeit wurden in einem Versuch (Versuch A) 200 mg, in einem weiteren Versuch (Versuch B) 250 mg

dieses Aromaöls in einer ethanolischen Lösung auf je 1 kg zuvor entaromatisierten Tabak aufgesprüht. In einem weiteren Versuch

(Versuch C) wurden 50 mg

des nach dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 gewonnenen Tabak-Aromaöls in einer ethanolischen Lösung.ebenfalls auf 1 kg zuvor entaromatisierten Tabak aufgesprüht.

Der sensorische Vergleich brachte folgendes Ergebnis: Der Tabak aus Versuch A:

Dieser fiel durch seine geringe Aroma-Intensität auf und war auch bezüglich seines gesamten Aromas auch im Rauchgeschmack wenig ausdrucksvoll.
Der Tabak aus Versuch B:

Er war etwas ausdrucksvoller im Aroma, begleitet von Fremdgerüchen, es wurde ferner eine nachteilige Brenzschärfe im Rauchgeschmack festgestellt.
Der Tabak aus Versuch C:

Er hatte ein intensives, reines abgerundetes Aroma ohne Fremdgeruch und war im Rauchgeschmack voller Herzhaftigkeit. Tabak C wurde eindeutig bevorzugt und ist am besten für die Aromatisierung geeignet.

Claims (14)

1. O O I 0 7Cf]

   Dr. F. Zumstein sen. - Dr. p.*As$rrtarti3 «■ Dh R.koenigsberger

   Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - DifrtMrfg. F.'Klfn'gseisen'-'Dr. F. Zumstein Jun.

   PATENTANWÄLTE ■

   8000 München 2 · BrauhauestraOe 4 ■ Telefon Sammel-Nr. 22 53 41 · Telegramme Zumpat · Telex B 20 βΤβ

   90/Ob

   PATENTANSPRÜCHE

   [ 1. Verfahren zur Gewinnung von Aromastoffen aus Tabak/ dadurch gekennzeichnet, daß man Tabak mit einem Lösungsmittel, dessen DK-Wert bei 20⁰C und Normaldruck zwischen etwa 1,0 und etwa 10,0 liegt, extrahiert (Primärextraktion), den erhaltenen Tabakextrakt (Primärextrakt) mit einem Adsorptionsmittel vermischt, dieses Gemisch mit CO, in einem geschlossenen Druckbehälter (Extraktionsbehälter) einer Sekundärextraktion unterwirft und in einem zweiten geschlossenen. Druckbehälter (Abscheidebehälter) ein leicht von Harzen und Wachsen abtrennbares, klares Tabakaromaöl gewinnt.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel zur Primärextraktion Benzol, Toluol, Diäthyläther, Propan, η-Hexan, Cyclohexan, Dichlormethan, Trichlormethan oder Mischungen dieser Lösungsmittel oder Kohlendioxid verwendet werden.
3. 3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Adsorptionsmittel bei der Sekundärextraktion Magnesiumoxid, Aktivkohle, Aluminiumoxid, Natrium-Aluminiumsilikat, Bleicherde, Bentonit, Kieselgel, Kieselgur oder zeolithische Molekularsiebe ein-

   Ü setzt.

   Il
   .Jj
4. 4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mischungsverhältnis Primärextrakt: Adsorptionsmittel von 1:0,1 bis 1:10 anwendet.
5. 5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Sekundärextraktion mit CO₂ im Extraktionsbehälter bei überkritischen Druck- und Temperatur-Bedingungen, bei unterkritischen Druck- und Temperatur-Bedingungen oder bei überkritischen Druck- und unterkritischen Temperatur-Bedingungen arbeitet.
6. 6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Sekundärextraktion mit CO₂ im Abscheidebehälter bei unterkritischen Druck- und Temperatur-Bedingungen entspannt.
7. 7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tabakaromaöl gewonnen wird, dessen Nikotinanteil auf 5 bis 50% relativ (bezogen auf den Nikotingehalt der Tabakblätter vor der Primärextraktion) vermindert ist.
8. 8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nikotinreduzierung im Tabak-Aromaöl auf 5 bis 10% relativ (bezogen auf den Nikotingehalt der Tabakblätter vor der Primärextraktion) man die Sekundärextraktion mit CO₂ in zwei Stufen durchführt:

   a. Eine erste Extraktionsstufe mit CO₂ bei einer Temperatur vo:a -25^CC bis +5⁰C und einem Druck von etwa 20 bis 25 bar im Extraktionsbehälter,

   b. Eine zweite Extraktionsstufe mit CO₂ durch anschließende Druck- und Temperatursteigerung auf über 25 bar und über 5°C im Extraktionsbehälter.
9. 9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man im Abscheidebehälter bei unterkritischen Druck- und Temperaturbedingungen entspannt.
10. 10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sekundärextraktion mit C(^ während 1 bis 5 Stunden durchführt.
11. 11. vierfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Sekundärextraktion CO₂ in einer Menge von 3 bis 30 kg/Stunde, bezogen auf 1 kg Tabak, dem der Tabakextrakt entstammt, einsetzt.
12. 12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Sekundärextraktion im Abscheidebehälter gewonnene Produkt durch Filtration in Harze und Wachse einerseits und klares Tabak-Aromaöl andererseits auftrennt.
13. 13*·. Klares Tabak-Aromaöl, erhältlich gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Tabak-Aromaöl frei von Polyphenolen, Harzen und Wachsen ist.und einen Nikotinanteil von 5 bis 50% relativ besitzt, bezogen auf den eingesetzten Tabak, dem der Tabakextrakt entstammt.
14. 14. Verwendung des Tabak-Aromaöls gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zum Aromatisieren von Tabak oder Tabakerzeugnissen.

    i15. Verwendung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aromatisierung unmittelbar auf Tabak oder aber auf poröses Trägermaterial oder Tabak-Klebematerial erfolgt.