Brevet FR2527055A1 — publié le 19831125

"Composition de tabac à fumer et son procédé de fabrication". L'invention concerne le tabac et les com- positions et produits à fumer à base de tabac reconstitué ainsi que leurs procédés de fabrication Plus particuliè- rement, l'invention concerne de tels compositions, produits et procédés qui entrainent une réduction substantielle des quantités de monoxyde de carbone produites dans la fumée lorsque l'on fume de tels produits. Les compositions et produits fumables à base de tabac reconstitué sont bien connus Une manière de produire du tabac reconstitué est d'extraire les ingrédients solubles du tabac naturel qui a été, de préférence, macéré ou pulvérisé lors de sa préparation en vue de l'extraction. L'extraction peut être réalisée en utilisant de l'eau et on extrait généralement de 30 à 55 % en poids de la matière de départ Oh obtient alors une base aqueuse contenant les fi- bres, et par les techniques ordinaires de fabrication du pa- pier, la boue (avec oua sans additifs) est transformée en une sorte de tissu qui se "tient" tout seul par lui-même L'ex- trait de tabac, qui peut être concentré jusqu'à former une liqueur, peut ensuite être introduit dans letissu L'utilisa- tion du tabac extrait peut être réalisée de toutes les ma- nières appropriées comme: pulvérisation, saturation et autres. Les produits-et compositions de tabac natu- rel à fumer utilisant celui-ci sous forme de feuilles, de lamelles, de tiges ou en gros, sont aussi bien connus De telles compositions de tabac naturel (avec ou sans additifs) peuvent être déchiquetées ou bien subdivisées finement et les fragments ou particules assemblés en bâtonnets pour for- mer des cigarettes Ces compositions peuvent bien sûr, être utilisées sous d'autres formescomme tabac pour pipes ou, utilisées directement comme enveloppes pour les cigares etc Dans tous les cas, lorsque l'on fumera ce tabac, on obtiendra une production de monoxyde de carbone qui est généralement reconnue comme étant indésirable Il y I 2 - a donc un besoin de produire de telles compositions et produits de tabac à fumer permettant une-production rédui- te de monoxyde de carbone. Le fait d'ajouter des sels pour modifier la combustion est connu Par exemple, Briskin and Ward U.S Patent N 3 612 063 daté du 12 Octobre 1971, concerne l'addition de faibles poircentages, (moins de 2 % en poids), de sel de potassium de certains acides organiques pour oxy- der la cellulose de manière à contrôler la combustion. U S Patent N 03 556 109, également de Briskin and Ward, da- tant du 19 Janvier 1971, concerne les hautes concentrations (jusqu'à 30 %) de sels alcalino-terreux d'acides carboxyliques qui madifient les caractéristiques de la cendre formée à par- tir de produits cellulosiques il existe d'autres brevets concernant les modifications de tissus cellulosiques par opposition au tabac utilisé pour base dans le tabac recons- titué; par exemple, le brevet US C 4 197 861 de KEITH du Avril 1980, concerne l'addition de sels métalliques al- calins et alcalino-terreux d'acides carboniques en faible pourcentage ( 0, 5 à 5 %) à des produits à fumer synthétiques à base de cellulose, de telle manière à obtenir une propor- tion de combustion commercialement acceptable pour le pro- duit De tels brevets ne mentionnent pas que les sels alcalino- métalliques d'acides carboxyliques, quel qu'en soit le pourcentage additionné, permettent d'obtenir une réduction de la formation du monoxyde de carbone Le brevet US N" 3 324 642 de EICHER, MULLER et KREBS, du 9 Décembre 1975, concerne le traitement de tissus cellulosiques par des sels mélangés (sels métalliques alcalino-terreux et de fer ou d'aliminium) des acides carboxyliques formant des chelateurs Le brevet concerne l'addition de 0,01 % à 7 % de nitrates métalliques al- calinsou alcalino-terreux ou de permanganates métalliques alcalins, comme agents d'oxydation, aucun de ces composants, que ce soit dans les proportions revendiquées ou dans des proportions supérieures, ne produisant l'effet souhaité de -3- réduction de la quantité de monoxyde de carbone dégagé sans que l'on ait parallèlement des taux de combustion extrême- ment rapides et une augmentation des composés indésirables dans la fumée Le brevet US N 04 296 762 de EICHER et MULLER. daté du 27 Octobre 1981, concerne une méthode d'addition de composés inorganiques finement divisés formant "charges" (tels que des oxydes, des hydroxydes, ou des oxydes hydratés d'aluminium, de feride manganèse, de zinc, de titanium ou de silice) à des produits à fumer synthétiques à base de cellulose. Pour faciliter l'introduction de ces"char- ges"inorganiques, lès brevetés suggèrent d'utiliser des sels de métaux alcalins, d'ammonium, de métaux alcalino-terreux, de fer, d'aluminium, de manganèse ou de zinc des acides car- boxyliques, et de préférence sous forme de sels chélatés. En général, ces brevets concernent les traitements de pro- duits à fumer à base de cellulose ou synthétiques. Le traitement du tabac ou du tabac recons- titué est également connu Par exemple, le brevet US N 03 760 815 de DESZYCK du 25 Septembre 1973 enseigne que l'addition de sels d'ammonium des acides organiques au tabac libère les pectines de tabac du tabac; comme nous l'avons mentionné ci-dessus, l'addition de ces sels d'ammonium des acides carioxyliques n'a aucun effet salubre sur la production du monoxyde de carbone Le brevet US N 04 006 749 de HOROWITZ, ICHTER et ABRAMS du 8 Février 1977 décrit un procédé pour insérer dans le tabac des polymères de vinyl contenant dans une des variantes, des groupes fonctionnels comprenant le radical carboxyl-; le but de cette modification est d'é- liminer les composés alcalins de la fumée Le brevet US. N 04 033 359 de BORTHWICK et MORMAN, du 5 Juillet 1977 con- cerne l'addition de faibles quantités de citrate de potas- sium ( 3,9 % à 4,3 %) à des produits à fumer à base de tabac de manière à obtenir des taux acceptables de combustion; à ces taux d'additifs, on obtient une accélération de la 4 A 52 ?Oss -4 combustion, non un ralentissement et on n'obtient aucune influence favorable sur la production du'monoxyde de car- bone Finalement, le brevet US N 04 119 104 de ROTH, du 10 Octobre 1978 concerne l'addition de nitrate et citrate comme accélérateurs de la combustion des substituts du tabac; dans le produit à fumer selon cette invention, l'addition de grandes quantités de sels métalliques alcalins des acides carboxyliques, a effectivement pour effet d'aug- menter le taux de combustion, mais il n'y a aucun effet favorable sur la combustion qui résulterait en la réduc- tion de la production de monoxyde de carbone. La présente invention concerne la réduc- tion des sous-produits indésirables de la combustion, parti- culièrement le monoxyde de carbone Suivant l'invention, les compositions et produits à fumer présentant une production réduite de carbone monoxyde sont obtenus par l'addition de grandes quantités, environ 6,5 à environ 20 %, en poids par rapport à la composition totale en tabac, d'un sel métallique alcalin d'un acide carboxylique à une composition à base de tabac comprenant de 50 % à 100 %en poids de tabac En par- ticulier, les sels métalliques alcalins des acides tels que l'acide carbonique, l'acide formique, l'acide acétique, l'a- cide propionique, l'acide malique, l'acide lactique, l'aci- de glycolique, l'acide citrique, l'acide tartarique, l'a- cide fumarique, l'acide malonique, et l'acide succinique sont préférables Selon un mode de réalisation préférentiel, ces sels sont ajoutés dans la proportion de 9 à 16 % environ en poids Des procédés variés peuvent être utilisés pour incorporer les sels, tels que la pulvérisation, l'immersion, et autres, et le procédé selon l'invention est utilisable aussi bien avec les compositions de tabac reconstitué qu'avec les compositions de tabac naturel Les compositions et les produits à fumer traités de cette manière présentent des réductions significatives du monoxyde de carbone produit, par exemple 50 % au moins par bouffée de fumée et 25 % au moins par cigarette Ces résultats sont obtenus essentiel- lement sans effet défavorable sur les autres propriétés favorables des produits et compositions à fumer. -5- La description qui suit présente des réalisations préférentielles de l'invention, mais il est clair qu'elle ne limite pas l'invention à ces réalisa- tions Au contraire, l'invention couvre toutes les alterna- tives, les modifications et les équivalents qui pourraient s'inspirer de l'invention telle qu'elle est définie dans ses revendications. Les exemples suivants illustrent diffé- rents traits de l'invention: EXEMPLE I: Un mélange de tabac a été préparé dans les proportions suivantes: % de "burley midribs" % de "flue-cured midribs" 25 % de "burley dust" % de "flue-cured dust" Ce mélange a été extrait par l'eau et le résidu fibreux a été formé en feuilles par les techniques ordinaires de formation des feuilles de papier L'extrait a été concentré et on a additionné du citrate de potassium dans une quantité telle que, après la formation de l'ex- trait sous forme de feuille au moyen d'une presse à encol- ler, puis d'un séchage, le pourcentage de citrate de potas- sium dans la feuille soit de 10,5 % Un contrôle a été effec- tué en réalisant une feuille exactement de la même manière, mais sans addition de citrate de potassium à l'extrait con- centré. Les deux feuilles ont été ensuite déchi- quetées et roulées en cigarette avec du papier de cigarette ordinaire ayant une perméabilité CORESTA de 30 cm/mn et 0,6 % de citrate (sous forme d'acide citrique) Les cigaret- tes ainsi réalisées mesuraient 70 mm de long et 25 mm de circonférence Elles ont été fumées sur une machine à fumer dans les conditions standards définies par le Federal Trade Commission, c'est-à-dire par bouffées de 35 cm 3 en volume 6 2527055 prises en deux secondes toutes les minutes La fumée de ces cigarettes a été analysée en Total Particulate Matter (PPM), Dry Particulate Matter (TPM eau =DPM) et en mono- xyde de carbone Les résultats présentés en Table I, mon- trent nettement une réduction d'environ les deux tiers du monoxyde de carbone par bouffées et 40 % sur une ciga- rette complète. EXEMPLE II Les opérations de l'exemple I ont été à nouveau réalisées sur un mélange de tabac composé de: 43 % de"burley midribs" 22 % de "flue-cured midribs" % de "burley dust" % de "flue-cured dust" Les cigarettes ont été fumées de manière identique à l'exemple I Les résultats obtenus figurent en Table I et indiquent des réductions similaires à celles obtenues pour le mélange de l'exemple I. EXEMPLE III Les opérations de l'exemple I ont été réalisées avec la différence que du citrate de sodium a été ajouté à l'extrait concentré dans une quantité telle que le tabac reconstitué en forme finale comportait 8 % de citzate de sodium Les résultats figurent en Table I Des réductions de 50 % par bouffée de CO et 25 % par cigarette entière ont été obtenues. EXEMPLE IV Les opérations de l'exemple I ont été réalisées pour la préparation de deux échantillons, l'un comportant 6 % de citrate de potassium (I Va), l'autre avec 7 % de citrate de potassium (I Vb) Les résultats, en Table I, montrent de petites réductions seulement pour l'échantillon à 6 % ( 23 % par bouffée, O % par cigarette). L'échantillon à 16 % présente des réductions tout à fait substantielles ( 80 % par bouffée, 55 % par cigarette) Cette -7- quantité de 16 % de sel représente probablement pratiquement la limite supérieure utilisable de citrate de potassium, puisque le résultat par bouffée est très éle- vé et que les cigarettes dans ce cas ne se consument que fort peu entre les bouffées. EXEMPLE V Les opérations de l'exemple I ont été réalisées dans la préparation de quatre échantillons: Va à 11 % de citrate d'ammonium Vb à 10 % de citrate de fer ammoniacal Vc à 12 % de citrate de magnésium Vd à 13 % de nitrate de potassium. Les résultats obtenus figurent en Table I L'échantillon Va présente une réduction de 11 % de mono- xyde par bouffée et une augmentation de 24 % de ce gaz par cigarette L'échantillon Vb montre des augmentations de 4 % par bouffée et de 40 % par cigarette L'échantillon Vc ne modifie pas les pourcentages dans les bouffées, et présente une augmentation de 13 % par cigarette L'échantil- lon Vd présente une réduction par bouffée ( 23 %) et par ci- garette ( 48 %), mais le nombre de bouffées est réduit à la valeur extrêmement faible de 3,7 bouffées. EXEMPLE VI Les opérations de l'exemple I sont réali- sées dans la préparation de deux échantillons: Vla à 12 % d'acétate de potassium, et V Ib à 10 % de tartrate de sodium potassium Les résultats en Table I montrent des réductions de 80 % (par bouffée) et 60 % (par cigarette) pour l'acéta- te de potassium; également 55 % (par bouffée) et 20 % (par cigarette) pour le tartrate-de sodium potassium. EXEMPLE VII On a pulvérisé une solution de citrate de potassium dans un tabac naturel déchiqueté, tabac utili- sé pour un Standard American Blend, de manière à ce que après séchage, la quantité de citrate de potassium se mon- tait à 12 % du poids du tabac Des cigarettes ont été réali- 8- sées avec ce tabac et parallèlement avec un tabac non traité; elles ont été fumées de la manière décrite à l'e- xemple I Les résultats sont Table I On a obtenu une réduc- tion de monoxyde de carbone de 40 % par bouffée et de 25 % par cigarette. La présente invention concerne également l'addition dans la composition de petites quantités d'additifs courants tels que les "zharges' comprenant la craie, des agents de saveur etc, sans que les constituants du tabac ne se trouvent en pourcentage inférieur à 50 % en poids avant l'ad- dition du sel Il est également connu par les spécialistes de ce domaine de la technique que des moyens variés peuvent être employés pour utiliser la composition,comme la pulvé- risation, l'immersion ou autre utilisation d'une solution du sel de telle manière qu'après l'opération, le pourcenta- ge du sel métallique alcalin se monte à environ 6,5 % jus- qu'à 20 % et de préférence 9 à 16 % du poids final-de la compo- sition du tabac traité, y compris les additifs, s'il y en a, et sur la base d'une humidité nulle. Alors que ces sels agissent normalement comme accélérateurs de combustion quand ils sont ajoutés en petite quantité au tabac ou au tabac reconstitué, ou quand ils sont ajoutés en plus grande quantité à certaines compositions à fumer synthétiques qui peuvent inclure ou non du tabac, c'est une caractéristique particulière de l'invention que l'addition de ces sels au tabac ou au tabac reconstitué, en quantité importante, provoque le ralentis- sement du taux de combustion et amène des effets salubres sur la production du monoxyde de carbone. La réduction du monoxyde de carbone déga- gé est généralement reconnue comme étant désirable Quand le tabac ou le tabac reconstitué est consumé par un fumeur par exemple sous forme de cigarette, cigare ou pipe, des quantités substantielles de monoxyde de carbone sont for- mées dans la fumée, par,à la fois,la combustion et la pyro- lyse La quantité de ce gaz composant de la fumée,qui atteint -9- la bouche du fumeur peut être diminuée par dilution dans l'air à travers l'enveloppe de la cigarette, par exemple ou grâce à l'utilisation d'un bout filtre ventilé Des réductions substantielles de la quantité de monoxyde de carbone peuvent être obtenues de cette manière De toute manière, de telles réductions du monoxyde de carbone sont aussi accompagnées par la réduction des autres constituants de la fumée parmi lesquels beaucoup sont importants pour le parfum et le goût L'invention présente, par opposition, offre un moyen d'altérer la combustion du tabac ou du tabac reconstitué permettant une diminution spécifique de la quantité de monoxyde de carbone généré, avec seulement des effets minimes sur les autres composants de la fumée. Ceci est clairement démontré en Table I qui montre que les réductions du monoxyde de carbone entre % à plus de 50 % (par cigarette) peuvent être réalisées grâce à la présente invention Alors qu'ilra été prouvé que les sels spécifiques des acides carboxyliques sont efficaces, l'invention présente est généralement applica- ble à tous les sels métalliques alcalins des acides mono- di ou tricarboxyliques, ou des acides hydroxy ayant des masses équivalentes inférieures à 150 équivalents-gramwes et de préférence inférieures à 100 équivalents-grammes. Alors que l'invention ne se limite pas à l'application d'une théorie particulière, on pense que ses résultats positifs sont obtenus par altération du chemin de combustion. Il est clair en tous les cas qu'il a été obtenu, suivant l'invention, des produits et des com- positions à fumer, et un procédé de les réaliser qui satis- fait entièrement aux objectifs et aux avantages décrits ci-dessus Alors que l'invention a été décrite pour les réalisations préférentielles cidessus, il est évident que beaucoup de réalisations différentes, de modifications, et de variations apparaitraient aux hommes de l'art à la lu- _ 10 _ 4527055 mière de la description précédente Il est entendu que l'invention embrasse toutes ces réalisations différentes, modifications et variations qui découlent de l'esprit des revendications jointes. TABLE I Exemple Nbre de bcuffées Monoxydd de Monoxyde de (mg) DPM carbone par carbone par Bouffée S (cc) Cigarettes (cc) I Echant de contrôle 5,5 3,00 16,5 14,0 Echant traité 9,2 0,90 8,3 11,0 II Echant de contrôle 6,0 3,02 18,1 15,5 Echant traité 9,2 0,89 8,2 11,8 III 8,5 1,45 12,3 12,0 I Va 6,6 2,20 14,5 14,0 I Vb 12,0 0,60 7,2 10,2 Va 7,7 2,66 20,5 17,4 Vb 7,4 3,12 23,1 14,0 Vc 6,2 3,00 18,6 14,6 Vd 3,7 2,30 8,5 9,3 V Ia 10,9 0, 60 6,6 10,4 V Ib 8,2 1,33 10,9 11,6 VII Echant de contrôle 8,0 1,66 13,3 25,7 VII Echant traité 9,9 1,00 9,9 20,3 ewn Un NP 12 - REVENDICATIONS 1 ) Composition à fumer caractérisée en ce qu'elle comprend environ de 50 % à 100 % en poids de tabac et en ce qu'on lui a ajouté environ 6,5 % à environ 20 %,en poids de la composition, un ou plusieurs sels métalliques alcalins des acides carboxyliques appartenant au groupe des acides mono, bi, et tri-carboxyliques ayant une masse équivalente inférieure à 150 équivalents-grammes. 2 ) Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit métal alcalin appartient au groupe comprenant le sodium et le potassium. 3 ) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit sel a une masse équivalente inférieure à 100 équivalents-grammes. 4 ) Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit sel appartient au groupe comprenant les sels de sodium et potassium des acides car- bonyl, formiques, acétiques, propioniques, maliques, lactiques, glycoliques, citriques, tartariques, fumariques, maloniques, et succiniques. ) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la quantité de sels ajoutés est dans une proportion d'environ 9 à en- viron t 6 % en poids. 6 ) Procédé de fabrication des composi- tions de tabac fumables selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'il permet une réduction du monoxyde de carbone dégagé par la combustion et comprenant une étape d'addition à une composition comprenant 50 % à 100 % de tabac, environ 6,5 à 20 % par rapport au poids total de la composition d'un ou plusieurs sels métalliques alcalins des acides carboxyliques appartenant au groupe comprenant les acides mono, d, et tricarboxyliques et ayant une masse équivalente inférieure à 150 équivalents-grammes. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit métal alcalin appartient au -13- groupe comprenant le sodium et le potassium. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit sel a une masse équivalente inférieure à 100 équivalents-grammes. 90) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit sel appartient au groupe com- prenant les sels de sodium et de potassium des acides car- boniques, formiques, acétiques, propioniques, maliques lac- tiques, bicoliques, citriques, tartariques, fumariques, maloniques et succiniques. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la quantité de sel ajouté est dans une proportion d'environ 9 à 16 % en poids.