Brevet FR2053114A1 — publié le 19710416

i 2053114 La présente invention concerne des produits à fumer obtenus à partir de bouillies ou suspensions mousseuses de tabac ainsi qu'un procédé pour obtenir ces produits. Plus particulièrement l'invention concerne l'utilisation d'une qualité particulière 5 d'éthylhydroxyét hy1c e1luio se comme agent stabilisateur de mousse dans les compositions de tabac reconstitué et les caractéristiques avantageuses obtenues de ce fait. Les brevets américains 3.364.955, 3.404.690, 3.404.691 et 3.410.279 décrivent des procédés pour produire une bouillie 10 mousseuse de tabac qui, après coulée ou mise à la forme désirée, et après un traitement .ionvenable, fournit un article à fumer ayant une structure cellulaire ouverte. Ces procédés comportent la combinaison d'un agent formeur de mousse, d'un agent stabilisateur de mousse et de tabac, au moins l'un des éléments dqée 15 mélange étant un liant, la formation d'une bouillie mousseuse de tabac à partir de ce mélange, la mise à une forme prédéterminée de cette bouillie et le séchage de la bouillie en forme à une teneur prédéterminée d'humidité pour obtenir un produit mousse stable dans lequel les particules de tabac sont espacées les 20 unes des autres par un milieu gazeux. Pendant l'opération de pompage et de mise en forme de la bouillie mousseuse de tabac, le travail subi par cette bouillie peut faire tomber la mousse dans une certaine mesure. Bien que ce procédé permette d'obtenir effectivement des produits de tabac mousse, le manque de carac-25 téristiques optimales de stabilisation de la mousse en utilisant les ingrédients stabilisateurs indiqués rend difficile la fabrication de produits de tabac mousse ayant des caractéristiques précises de densité. Comme l'uniformité du poids, de la fermeté et de la caractéristique de "tirage" des articles à fumer fabri-30 qués par ce procédé dépend du réglage des caractéristiques de densité de la mousse finale, il est évident qu'une bouillie mousse de tabac nettement plus stable est nécessaire pour le réglage de la densité de la mousse pendant le transfert, la mise en forme et le séchage pour un procédé et un produit acceptables 35 commercialement. La présente invention a pour objet un produit de tabac mousse reconstitué et un procédé pour obtenir ce produit. L'invention a aussi pour objet des produits de tabac mousse reconstitué obtenus avec des caractéristiques exactes de densité 40 et un procédé pour leur fabrication. 70 25743 2 2053114 L'invention a aussi pour objet des produits de tabac reconstitué qui, en raison du procédé utilisé pour leur fabrication permettant d'obtenir une densité reproductible des produits, sont reproductibles du point de vue du poids, de la compressibi-5 lité et de la chute de pression (caractéristique de "tirage"). L'invention a de même pour objet des produits de tabac mousse dont les densités peuvent être facilement réglées en utilisant un faible pourcentage d'une qualité particulière d'un dérivé cellulosique particulier, soluble dans l'eau comme agent stabilisait) teur de mousse. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante. Il doit être bien noté que la description suivante de l'invention est donnée ci-après en considérant la fabrication de 15 produits de tabac reconstitué sous la forme de feuilles, de bâtons de rouleaux, de carottes, de lanières et de formes utilisés pour la production de centaines de types différents de cigares. Dans le cas de feuilles de tabac mousse reconstitué, ces feuilles peuvent être produites à l'épaisseur de l'article à fumer final, 20 et l'article à fumer peut être découpé dans ces feuilles. En variante, la feuille de tabac mousse reconstitué peut être produite à une épaisseur plus faible que celle de l'article à fumer, cette feuille plus mince étant ensuite hachée ou découpée en la-" nières pour être utilisée comme tripes dans des cigares, pour la 25 fabrication de cigarettes ou comme tabac pour la pipe. Conformémént à la présente invention, quand -une qualité particulière d' éthylhvdroxyéthylcellulose ayant un degré de substitution éthoxyle de 1,2 à 1,6 et une substitution molaire hydroxyéthyle de 0,5 à 1,2, est incorporée comme agent stabili-30 sateur de mousse dans -une bouillie de tabac reconstitué du type décrit dans les brevets ci-dessus en quantité d'au moins 0,3%, il en résulte une stabilité supérieure de la bouillie mousse de tabac pendant les opérations de fabrication. Les trois paragraphes qui suivent expliquent l'utilisation 35 des expressions "degré de substitution" (D.S.) et "substitution molaire" (S.M.). Il existe trois groupes hydroxyles dans chaque groupe anhy-droglucose de la molécule de cellulose. Le degré de substitution D.S. est le nombre moyen de groupes hydroxyles substitués dans 40 la molécule de cellulose, par groupe anhydroglucose. La substi- 70 25743 3 2053114 ~utior mole ire S.i... est le nombre moyen de moles de réactifs cor.bince ? 1*® ce'.lulcse par unité anhydroglucos?. Pour les cîéri- o" K;ricarboxyallcyles ou acyles de la cellulose, le D.S. et le S,'.'., sont les mêmes. Pour les dérivés hydroxyalkyles ce la cellule-•s? 3.L. est en epnéral supérieur à D.S. Gela résulte du i°it que chaque fois ci:1 *:r. ?vov~: - hrdroxvsIkyle est iitrodur *~-• larn:oléculP •" ' T 7 "lo^e, ur rrrcupe l""iicsc*l - «uopl f-Tentai esr fcr^.é, ce Grr.upe étant lui-:-.êr.e capable i'hyIroxyalkylation.. De ce fait, des chaînes latérales de loneveurp ".orsidérables peuvent être formées sur la molécule de c^l"'alose. Le rapport 6.ii./D.3. représente !'■ longueur .moyenne de ces chaînes latérales. Il résulte de ce qui précède que le D.S. total d'un dérivé cellulosique ne peut pas être supérieur à trois, tandis que le S.ïiî. peut être considérablement supérieur à 5 suivant l'étendue des chaînes latérales formées. avec un éther mélangé comme dans 11éthylhydroxyéthylcellulose, la teneur en groupes éthoxyles est représentée par D.S., car ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, D.S. et S.ta. doivent être égaux pour ce constituant. Le substituant hyçtrcxyéthyle est c'autre part représenté par 3.iv. parce que, dans , ce cas, l'?d-ditior de chaînes latérales est possible. Les deux méthodes les pl -ir? utilisées pour déterminer le 3.Si. sont lr méthode Zer sel-i-.'organ et la méthode du méthyle terminal. La méthode Zeisel-riorgan est décrite à partir de la page f>0C, 5 upo 185 1946, de "Industriai and Engineering Chemistry, Àna-lytical Edition". La méthode du méthyle termi^l est décrite par Lemieux et Purves à partir de la pagre 485,. volume 2pB, 1947, du "Canadian Journal of Research" . Certains considèrent oue la seconde méthode est plus précise. Cependant, tous les spécialistes 0: considèrent qu'il est assez.. dif f ici le d'obtenir une grande précision dans la détermination du S.l.. pour les valeurs élevées de celui-ci et qu'aucune de ces deux méthodes n'apporte la haute précision désirée. Cependant, les valeurs de D.S. et de S .il. indiquées dans le présent texte ont été déterminées par les mé-5 thcdes les plus précises connues, et les niveaux de substitution de 1'éthylhydroxyéthylcellulose choisis sont assez satisfaisants. Le D.S. éthoxyle a été déterminé par 1s méthode du méthyle terminal et le 3 .k". hyrîroxyéthyle p=?r la méthode Zeisel-Laorgan. D'autres qualités d'éthylhydroxyéthylcelluloses sont connues. L'utilisation d'éthylhydroxyéthylcellulose de qualité commerciale BAD ORIGINAL 70 25743 4 2053114 normale comme liant dans des compositions de tabac est décrite dans le "brevet américain 3.042.552 qui indique une teneur en groupes ethoxyles de 17 à 18% (D.S. = 0,8) et une teneur en groupes hyaroxyéthyles de 17,3% (S.Iû. = 0,9). L1 éthylhydroxyéthyl 5 -cellulose utilisée suivant le "brevet cité ? une composition différente de celle selon la présente invention qui implique un degré de substitution éthoxyle de 1,2 è 1,6 et une substitution molaire hydroxyéthyle de 0,5 à 1,2. Les différences sont encore supérieures à celles qui peuvent être estimées d'après les dif-10 férences de substitution, et elles sont en fait des différences de qualité en dehors des différences de degrés. L ' éthylhydroxyéthylcellulose normale ( EHEG )utilisée suivant le brevet américain 3.042„552 précité se dissout dans l'eau à des températures pouvant atteindre environ 60°G. L' EHEG selon la présente in-15 vention ne se dissout pas dans l'eau quand la température dépasse 25°, et pour une stabilisation complète la température doit être inférieure à 150Go La EHEG du brevet américain 3*042.552 forme un gel ou précipité de ls solution aqueuse quand la température est élevée à 55°0 - 70°C d'après la valeur exacte de la 20 substitution. L'EHEC selon l'invention forme un gel ou précipité de la solution aqueuse quand la température est élevée à environ 3?°G - 38°G. L'EHEC du brevet américain 3.042.552 est insoluble dans le méthanol, dans l'éthanol ou dans de 11isopropanol à 95%? - tandis que l'EHEC selon ls présente invention est complètement 25 soluble dans ces solvants. Bien que les deux composés soient des éthylhydroxyéthylcelluloses les différences de substitution pour les deux qualités se traduisent par des propriétés physiques et chimiques différentes comme dans le cas d'adhésifs de types complètement différents. 30 Les propriétés de stabilisation de la mousse résultant de l'incorporation de l'EHEC selon la présente invention sont aussi radicalement différentes de celles qui sont obtenues en utilisant d'autres carbohydrates, des protéines ou des gommes synthétiques avec des niveaux similaires dans la composition h stabiliser, 35 ou même avec des niveaux nettement supérieurs. De plus, les propriétés de stabilisation de la mousse sont radicalement différentes de celles qui sont obtenues avec n'importe quel autre éther cellulosique et même avec d'autres qualités ^'éthylhydroxyéthylcellulose ayant d'autres degrés de substitution. II sera noté que dans les brevets cités on utilise comme agente 70 25743 5 2053114 formeurs de mousse des adhésifs tels que les gommes animales,■ :?r exemple le glycogène, les gommes de plantes et des dérivés tels que les éthers cellulosiques, les esters cellulosiques, les amidons, les éthers d'amidon, les esters dramidon, 1-aaiylose, 5 1'amylopectine et leurs dérivés esters et éthers, la gomme de graines de caroubier, la gomme de guarana, la gomme arabique, les gommes de graines, les gommes d'exudation de plantes, les gommes de plantes marines telles que les algues, le carragheen, les laminarides et l'agar-agar et les gommes microbiennes telles 10 que les dextrans, les phosphomanxtans tels que ceux qui sont connus sous les désignations USDA B-1459 et B-1428, les gommes contenant de l'acide eluconique microbien telles que les gommes USDA Y-1409, et les protéines pouvant être dispersées dans l'eau telles que les protéines animales, par exemple les kératines 15 hydrolisés, l'albumine d'oeuf, les protéines végétales telles que le gluten, et les gommes synthétiques telles que les alccols polyvinyliques, les polyoxyéthylènes et les polyacrylamides. Bien que ces matières puissent former des mousses avec les compositions des brevets ci-dessus, elles sont assez instables 20 et nécessitent l'addition d'un agent stabilisateur de mousse, avant ou après la formation de la mousse, ou l'utilisation d'un agent de soufflage, pour obtenir une stabilité de la mousse. Les agents stabilisateurs de mousse indiqués par ces brevets sont des agents surfactifs ioniques ou non ioniques constitués 25 par des sels d'esters sulfates du alkylphenoxypolyoxyéthylène-éthanol, les sels de composés sulfata du type N-méthyl->T~ol-éoyl-taurine, les esters de sorbitoi tels que le monostéarate de sor-bitol (Span 60) ou le moncoléate de sorbitoi (Span 80), les produits de condensations éthylèneoxyde-sorbitol et la lésithine 50 et les dérivés de la lésithine. En plus du fait que ces matières n'apportent pas le degré voulu de stabilité de la mousse pour un contrôle optimal du traitement, elles provoquent aussi des arômes défavorables pendant la combustion même quand elles sont utilisées en quantité faible. 35 En considérant les caractéristiques indiouées par les brevets ci-dessus relativement à l'instabilité de la mousse, quand leurs nombreux agents formeurs de mousses et adhésifs sont incorporés dans des bouillies de tabac avec des teneurs en général élevées pou.:? obtenir les qualités adliésives voulues, il est assez imprévu vu que l'EHEC selon la présente invention, qui est un éther 70 25743 6 2053114 cellulosique, se comporte d'une façon exceptionnelle comme agent stabilisateur de mousse quand elle est utilisée en concentration faible dans le produit, c'est-à-dire 0,3 à 2,5'/o. Il est intéressant aussi de noter que la matière la plus voisine de l'EHEC 5 de la présente invention, c'est-à-dire celle qui est utilisée suivant le brevet américain 5.042.552, n'assure pas une telle stabilité de mousse quand elle est utilisée dans des mélanges ayant des compositions identiques par ailleurs. Les caractéristiques uniques de l'EHEC selon la présente invention montrent 10 que le problème de la stabilisation de la mousse de tabac à la fois pour le travail mécanique et pour le chauffage est très complexe et qu'il ne peut pas être prévu ou expliqué théoriquement o Il sera noté que la caractéristique de stabilisation de la 15 mousse résultant de l'utilisation de l'EHEC particulière de la présente invention est due au degré de substitution des substituants éthoxyles et hydroxyéthyles, sans effet appréciable de la viscosité de la gomme sur cette propriété. Des différences sur la résistance du produit ne sont pas constatées pour des poids 20 moléculaires ou des viscosités différentes de l'EHEC selon l'invention, parce que, pour les concentrations faibles utilisées pour la stabilisation de la mousse, l'EHEC ne se comporte pas comme un adhésif d'une façon mesurable. Pour la mise en oeuvre de l'invention, n'importe lesquelles 25 des variantes de traitement utilisées dans les brevets cités peuvent être utilisées, 1*éthylhydroxyéthylcellulose ayant un D.S. éthoxyle de 1,6 et un S.M. hydroxyéthyle de 0,5 à 1,2 étant utilisée en concentration de 0,3 à 2,5% dans la composition (sur la base du poids à l'état sec) à la place des agents stabilisateur 30 de mousse utilisés dans ces brevets. Par suite, la mousse stabilisée de tabac peut être préparée s a) en faisant mousser l'agent formeur de mouase et en ajoutant ensuite le tabac et l'agent stabilisateur de mousse (l'EHEC de la présente invention), b) en faisant mousser l'agent stabilisateur de mousse (l'EHEC de la pré-35 " -rte invention) et en ajoutant ensuite des tabacs et l'agent formeur de mousse, c) en faisant mousser un mélange d'agent formeur de mousse et d'agent stabilisateur de mousse (l'EHEC selon l'invention) et en ajoutant ensuite le tabac, d) en faisant mousser un mélange d9agent formeur de mousse, d'agent stabilisa-40 teur de mousse et de tabac, e) en faisant mousser un mélange 70 25743 7 2053114 d'agent formeur de rousse et de tabac et en ajoutant ensuite l'agent stabilisateur de mousse (l'EHEC de la présente invention) et f) en faisant r.ousser un mélange d'un agent stabilisateur de mousse (l'EïEG de la présente invention) et de tabac et er. 5 ajoutent ensuite 11agont formeur de mousse. Il sera noté ove si le tabac est traité de façon aue ses propriétés --a'.v^sives «oient; complètement développées de la' ffçr>r> décrite dans 1' "-r^refc américain 3.^64.422, l'addition de l'un des aèrent:s adhésifs formeurs de mousse utilisés dans les brevets 10 ci-dessus est inutile. Far suite, dans le cas de la combinaison f) ci-dessus, il suffit de provoquer la for-natic:- de la mousse d'un mélange d'agent stabilisateur de mousse (l'EHEC de la présente invention) et de tabac., d'effectuer la mise en forme et de sécher à une teneur prédéterminée d'humidité. 15 Des additifs facultatifs pour les compositions selon la présente invention sont des humectants et des plastifiants, des blanchisseurs de cendres, des fongicides, des fibres de renforcement, et de croisillonnement, telles que des fibres dérivées de la cellulose ou des tiges de tabac, ou des agents d'insensi-20 bilisation pour améliorer la résistance à l'eau. L'utilisation de ces additifs .dépend bien entendu des caractéristiques particulières demandées à l'article à fumer final. Pour l'utilisation des dispersions et des dispersions mousseuses contenant l'EHEC selon 11 invention comme agent atabilisa-25 teur de mousse, il doit être rappelé que la température de géli-ficaticn thermique de cette matière est basse. Il doit être pris soin à chaque étape de préparation de la bouillie de tabac, de la formation de ttîcjsss, du transfert et de la mise en forme, d'empêcher que la température de gélification thermique soit 30 approchée, autrement la gélification ou la précipitation ont lieu et les caractéristiques de stabilisation de mousse sont perdues. L'invention est illustrée plus particulièrement par les exemples suivants : -Hj/L il.* KT.-r1, 1 35 Une bouillie de tabac est préparée par addition avec agitation modérée de 0,2 partie (sur la base de la matière sèche) d'une dispersion à 3°/ô de pâte affinée au sulfite à une partie sur la base du poids à l'état sec d'une dispersion aqueuse à 2-/c de méthylcellulose ayant une viscosité de 15.CGC cP. La dispersion 40 de pâte et la dispersion de méthylcellulose sont utilisées à 70 25743 8 2053114 environ, 5°G chacune avant le mélange et la température après le mélange est de 10°C ou moins après agitation modérée. Une quantité de 0,03 partie (sur la base des matières sèches) d'une solution à 2% d1éthylhydroxyéthylcellulose ayant un D.S. éthoxyle 5 de 1,2, un S.M. hydroxyéthyle de 0,5, une viscosité de 15«000cP à une température de 5°G es-'; ajoutée à ce mélange sous agitation modérée. Une quantité de 20% de dispersion aqueuse de poudre de tabac Bright passant au tamis à ouvertures de 0,175 mm est aussi ajoutée et la bouillie obtenue est agitée pendant 15 mi-10 nutes pour obtenir une dispersion uniforme à 16°G. La bouillie de tabac mise à l'état de mousse d'une densité de 0,55g/cm3 en utilisant un malaxeur Hobart comportant un fouet en fil métallique et la bouillie mousseuse résultante est versée sur une bande d'acier inoxydable en mouvement pour obtenir une épais-15 seur telle que le film de bouillie de tabac pèse après séchage 0,65g/dm2. La feuille de tabac mousse obtenue a une épaisseur de 0,61millimètres, ce qui peut être comparé à un produit classique non mousse obtenu en partant d'une composition semblable, dont l'épaisseur est seulement de 0,15 à 0,18 millimètres pour 20 un poids de 0,65g/dm^. Le produit obtenu peut être découpé en lanières ou être haché et être utilisé pour la fabrication des cigarettes. EXEMPLE 2 Une dispersion à 6% de matières solides de pâte de tiges 25 de tabac Burley est préparée à une valeur de liberté inversée Schopper-Riegler de -300cm3 en utilisant le procédé de préparation de la pâte de tiges décrite dans le brevet américain 3.4-64- .422. A 6 parties (à l'état sec) de cette pâte de tiges de tabac sont ajoutées avec agitation 4 parties (à l'état sec) 30 d'une dispersion à 2070 de poudre de feuilles de tabac Wisconsin passant au tamis à ouvertures de 0,125 millimètres et 0,25 partie d'une dispersion aqueuse à 2fr d'éthylhydroxyéthylcellulose ayant un D.S. éthoxyle de 1,6, un S.M. hydroxyéthyle de 1,2 et une viscosité de 300 cP. Une agitation modérée est main-35 tenue jusqu'à obtenir une dispersion uniforme en prenant soin que la température de la bouillie ne dépasse pas 20°0. La bouillie de tabac obtenue est ensuite mi ~-e à l'état de mousse è'une densité de 0,6g/cm3 et elle peut être coulée et séchée sous forme de feuilles comme dans l'exemple 1 ou être extrudée ou 40 moulée pou.r obtenir après séchage une tige poreuse se supportant 70 25743 9 2053114 d'elle-même ou d'autres formes convenables pour la formation de cigares. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre„ 70 25743 10 2053114 REVENDICATIONS lo Procédé pour la fabrication d'un produit à fumer caractérisé par la formation d'une bouillie à l'état de mousse à partir de particules de tabac, d'eau et de 0,3% à 2,5% en poids des produits secs d1éthylhydroxyéthylcellulose ayant un degré de 5 substitution éthoxyle de 1,2 à 1,6 et un coefficient de substitution molaire hydroxyéthyle de 0,5 a 1,2, la mise en forme de cette bouillie mousseuse en maintenant sa température en dessous de la température de gélification de 11éthylhydroxyéthylcellulose, et en séchant ensuite la bouillie à une teneur prédéter-10 minée d'humidité. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le mélange aux ingrédients de la suspension d'un agent formeur de mousse en quantité de 3% à 155î en poids des ingrédients non solvants, cet agent étant choisi pariai les gommes naturelles et les 15 gommes synthétiques hydrophiles du groupe constitué par les carbohydrates englobant les gommes animales telles que le glyco-gène, les gommes de plantes et leurs dérivés, tels que les éthers cellulosiques, les esters cellulosiques, les amidons, les éthers d'amidon, les esters d'amidon, l'amylose, 1'amylopectine et 20 leurs dérivés ester et ethers la gomme de graines de caroubier, la gomme de guarana, la gomme arabique et les gommes de graines, les gommes d'exsudation de plantes, les gommes de plantes marines telles que les algues, le carragheen, les laminarides, l'agar-agar, les gommes microbiennes telles que les dextrans, 25 les phosphomânnans tels que ceux qui sont connus sous les désignations USDA B-14-59 et B-14-28, les gommes contenant de l'acide gluconique microbien telles que les gommes USDA Y-14-09, les protéines, pouvant être dispersées dans l'eau, telles que les protéines animales, telles que les kératines hydrolysées, l'al-30 bumine d'oeuf, les protéines végétales telles que le gluten, et les gommes synthétiques choisies dans le groupe constitué par l'alcool polyvinylique, les polyoxyéthylènes et les polyacryla-mides. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté-35 risé par le fait qu'on ajoute des fibres de renforcement à base de cellulose. 4-. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on ajoute des fibres de renforcement obtenues à partir des tiges de tabac. 70 25743 11 2053114 5. Produit à fumer caractérisé par le fait qu'il est obtenu selon l'une des revendications 1 à 4.