(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であって、
ｉ）前記ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むタバコ材料を受け取ることと、
ｉｉ）前記タバコ材料をパルプ化して、タバコ由来のパルプを形成することと、
ｉｉｉ）前記タバコ由来のパルプを脱リグニンして、セルロースパルプの形態の脱リグニンされたタバコ由来のパルプを形成することであって、前記脱リグニン工程が、前記セルロースパルプからリグニン及びキシロースを分離することを含む、形成することと、
ｉｖ）前記セルロースパルプを加水分解して、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む加水分解タバコ生成物を形成することと、を含む方法。
【請求項２】
前記タバコ材料が、少なくとも約９０乾燥重量パーセントの、前記ニコチアナ種の前記収穫後植物の前記茎材料及び前記根材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記タバコ材料をパルプ化する前記ステップが、前記ニコチアナ種の収穫後植物の前記茎材料及び前記根材料のうちの少なくとも１つを磨り潰し、前記タバコ由来のパルプを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記タバコ由来のパルプを脱リグニンする前記ステップが、前記タバコ由来のパルプを濯ぐことと、脱水することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記タバコ由来のパルプを脱リグニンする前記ステップが、前記タバコ由来のパルプのｐＨを、約４．５〜約５．５の範囲内の値に調整することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記セルロースパルプを加水分解する前記ステップが、少なくとも１つの酵素の存在下での前記セルロースパルプの酵素糖化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加水分解ステップに少なくとも１つの酵素を添加して、前記加水分解タバコ生成物中のキシロースの量を減少させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む前記液体を蒸発させて、濃縮シロップを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記濃縮シロップが、少なくとも約８０重量％のブドウ糖を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ブドウ糖を、ニッケル触媒を使用する水素化によってソルビトールに変換することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ブドウ糖を、加水分解によってレブリン酸に変換することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記濃縮シロップが、約１５重量パーセント以下のキシロースを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
酵母を前記加水分解タバコ生成物に添加して、前記加水分解タバコ生成物及び酵母を発酵させ、グリセロールを含む発酵パルプスラリーを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
グリセロールが、前記タバコ由来のパルプの少なくとも約１０重量％の平均収率で生成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記残留固形物及び前記液体を分離することと、酵母を前記液体に添加することと、前記液体及び前記酵母を発酵させ、エタノールを含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記残留固形物及び前記液体を分離することと、高たんぱく質媒体を前記液体に添加することと、前記液体及び前記高たんぱく質媒体を発酵させ、乳酸を含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記タバコ由来のセルロース系糖、または高果糖タバコシロップ、グリセロール、レブリン酸、乳酸、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される前記セルロース系糖の下流生成物を、タバコ生成物に組み込むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記タバコ生成物が、喫煙物品である、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコから作製されるか、またはそれに由来する製品、あるいは別様にタバコもしくはタバコの成分を組み込み、ヒト消費を意図した製品に関する。その中でも特に関係するものは、ニコチアナ種の植物の茎または根から得られまたはそれに由来する原料または成分である。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコ、葉巻、及びパイプは、タバコを様々な形態で用いる人気のある喫煙物品である。そのような喫煙物品は、タバコを加熱するか、または燃やすことによって用いられ、喫煙者が吸い得るエアロゾル（例えば、煙）を生成する。紙巻タバコなどの人気のある喫煙物品は、実質的に円柱形のロッド状構造を有し、包装紙によって包囲された刻みタバコ（例えば、カットフィラー形態）などの喫煙可能な材料の装入物、ロール、またはカラムを含み、それによりいわゆる「タバコロッド」を形成する。通常、紙巻タバコは、タバコロッドと末端間関係で整列した円筒フィルター要素を有する。典型的に、フィルター要素は、「プラグラップ」として知られる紙材料によって外接される可塑化酢酸セルローストウを含む。ある特定の紙巻タバコは、複数のセグメントを有するフィルター要素を組み込み、それらのセグメントのうちの１つは、活性炭粒子を含むことができる。典型的に、フィルター要素は、「チッピング紙」として知られる外接包装材料を使用して、タバコロッドの一端に取り付けられる。吸い込まれた主流煙の周囲空気による希釈を提供するために、チッピング材料及びプラグラップを穿孔することも望ましくなっている。紙巻タバコは、喫煙者がその一端に点火し、タバコロッドを燃やすことによって用いられる。次に、喫煙者は、紙巻タバコの反対端（例えば、フィルター端）で吸い込むことによって、主流煙を自身の口に受ける。
【０００３】
紙巻タバコ製造に使用されるタバコは、典型的に、ブレンド形態で使用される。例えば、一般に「アメリカンブレンド」と称されるある特定の人気のあるタバコブレンドは、鉄管乾燥タバコ、バーレータバコ、及びオリエンタルタバコの混合物を含み、多くの場合、再構成タバコ及び加工タバコ柄などのある特定の加工タバコを含む。特定の紙巻タバコブランドの製造に使用されるタバコブレンド内の各種タバコの正確な量は、ブランド毎に異なる。しかしながら、多くのタバコブレンドの場合、鉄管乾燥タバコがブレンドの比較的大部分を構成し、一方オリエンタルタバコは、ブレンドの比較的一部を構成する。例えば、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ，Ｖｏｇｅｓ（編集者）ｐ．４４〜４５（１９８４）、Ｂｒｏｗｎｅ，Ｔｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ，３ｒｄ  Ｅｄ．，ｐ．４３（１９９０）、及びＴｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓ  ｅｔ  ａｌ．（編集者）ｐ．３４６（１９９９）を参照されたい。
【０００４】
タバコは、いわゆる「無煙」形態で嗜まれてもよい。特に人気のある無煙タバコ製品は、何らかの形態の加工タバコまたはタバコ含有配合物を、使用者の口に挿入することによって用いられる。例えば、各々が参照により本明細書に組み込まれる、Ｓｃｈｗａｒｔｚの米国特許第１，３７６，５８６号、Ｌｅｖｉの同第３，６９６，９１７号、Ｐｉｔｔｍａｎらの同第４，５１３，７５６号、Ｓｅｎｓａｂａｕｇｈ，Ｊｒ．らの同第４，５２８，９９３号、Ｓｔｏｒｙらの同第４，６２４，２６９号、Ｔｉｂｂｅｔｔｓの同第４，９９１，５９９号、Ｔｏｗｎｓ端の同第４，９８７，９０７号、Ｓｐｒｉｎｋｌｅ，ＩＩＩらの同第５，０９２，３５２号、Ｗｈｉｔｅらの同第５，３８７，４１６号、Ｗｉｌｌｉａｍｓの同第６，６６８，８３９号、Ｗｉｌｌｉａｍｓの同第６，８３４，６５４号、Ａｔｃｈｌｅｙらの同第６，９５３，０４０号、Ａｔｃｈｌｅｙらの同第７，０３２，６０１号、及びＡｔｃｈｌｅｙらの同第７，６９４，６８６号；Ｗｉｌｌｉａｍｓの米国特許公開第２００４／００２０５０３号、Ｑｕｉｎｔｅｒらの同第２００５／０１１５５８０号、Ｓｔｒｉｃｋｌａｎｄらの同第２００５／０２４４５２１号、Ｓｔｒｉｃｋｌａｎｄらの同第２００６／０１９１５４８号、Ｈｏｌｔｏｎ，Ｊｒ．らの同第２００７／００６２５４９号、Ｈｏｌｔｏｎ，Ｊｒ．らの同第２００７／０１８６９４１号、Ｓｔｒｉｃｋｌａｎｄらの同第２００７／０１８６９４２号、Ｄｕｂｅらの同第２００８／００２９１１０号、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらの同第２００８／００２９１１６号、Ｍｕａらの同第２００８／００２９１１７号、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらの同第２００８／０１７３３１７号、Ｅｎｇｓｔｒｏｍらの同第２００８／０１９６７３０号、Ｎｅｉｌｓｅｎらの同第２００８／０２０９５８６号、Ｃｒａｗｆｏｒｄらの同第２００８／０３０５２１６号、Ｍｕａらの同第２００９／００２５７３８号、Ｂｒｉｎｋｌｅｙらの同第２００９／００２５７３９号、Ｅｓｓｅｎらの同第２００９／００６５０１３号、Ｋｕｍａｒらの同第２００９／０２９３８８９号、Ｄｏｏｌｉｔｔｌｅらの同第２０１０／００１８５４０号、Ｇｅｒａｒｄｉらの同第２０１０／００１８５４１号、Ｇａｏらの同第２０１０／０２９１２４５号、Ｍｕａらの同第２０１１／０１３９１６４号、Ｃｏｌｅｍａｎ，ＩＩＩらの同第２０１１／０１７４３２３号、Ｂｅｅｓｏｎらの同第２０１１／０２４７６４０号、Ｃｏｌｅｍａｎ，ＩＩＩらの同第２０１１／０２５９３５３号、Ｃａｎｔｒｅｌｌらの同第２０１２／００３７１７５号、Ｈｕｎｔらの同第２０１２／００５５４９４号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎらの同第２０１２／０１０３３５３号、Ｂｙｒｄらの同第２０１２／０１２５３５４号、Ｃａｎｔｒｅｌｌらの同第２０１２／０１３８０７３号、及びＣａｎｔｒｅｌｌらの同第２０１２／０１３８０７４号；ＡｒｎａｒｐらのＰＣＴ  ＷＯ０４／０９５９５９、ＡｔｃｈｌｅｙらのＰＣＴ  ＷＯ０５／０６３０６０、ＥｎｇｓｔｒｏｍのＰＣＴ  ＷＯ０５／００４４８０、ＢｊｏｒｋｈｏｌｍのＰＣＴ  ＷＯ０５／０１６０３６、ＱｕｉｎｔｅｒらのＰＣＴ  ＷＯ０５／０４１６９９、及びＡｔｃｈｌｅｙのＰＣＴ  ＷＯ１０／１３２４４４に記載される無煙タバコ配合物、原料、及び加工法の種類を参照されたい。
【０００５】
無煙タバコ製品の一種は、「嗅ぎタバコ」と称される。一般に「スヌース」と称される湿性嗅ぎタバコ製品の代表的な種類は、欧州、特にスウェーデンにおいて、Ｓｗｅｄｉｓｈ  Ｍａｔｃｈ  ＡＢ、Ｆｉｅｄｌｅｒ＆Ｌｕｎｄｇｒｅｎ  ＡＢ、Ｇｕｓｔａｖｕｓ  ＡＢ、Ｓｋａｎｄｉｎａｖｉｓｋ  Ｔｏｂａｋｓｋｏｍｐａｇｎｉ  Ａ／Ｓ、及びＲｏｃｋｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ＡＢなどの企業によって、または企業を通じて製造されてきた。米国において入手可能であるスヌース製品は、Ｃａｍｅｌ  Ｓｎｕｓ  Ｆｒｏｓｔ、Ｃａｍｅｌ  Ｓｎｕｓ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ、及びＣａｍｅｌ  Ｓｎｕｓ  Ｓｐｉｃｅという商品名で、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙによって市販されている。例えば、Ｂｒｙｚｇａｌｏｖ  ｅｔ  ａｌ．，１Ｎ１８００  Ｌｉｆｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  Ｌｉｆｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｌｏｏｓｅ  ａｎｄ  Ｐｏｒｔｉｏｎ  Ｓｎｕｓ（２００５）も参照されたい。加えて、スヌース製造に関連するある特定の品質基準は、いわゆるＧｏｔｈｉａＴｅｋ基準としてまとめられている。代表的な無煙タバコ製品も、Ｈｏｕｓｅ  ｏｆ  Ｏｌｉｖｅｒ  Ｔｗｉｓｔ  Ａ／ＳによるＯｌｉｖｅｒ  Ｔｗｉｓｔ；Ｕ．Ｓ．無煙  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏ．によるコペンハーゲン湿性タバコ、コペンハーゲンパウチ、Ｓｋｏａｌ  Ｂａｎｄｉｔｓ、Ｓｋｏａｌ  Ｐｏｕｃｈｅｓ、ＳｋｏａｌＤｒｙ、Ｒｏｏｓｔｅｒ、Ｒｅｄ  Ｓｅａｌロングカット、Ｈｕｓｋｙ、及びＲｅｖｅｌ  Ｍｉｎｔ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐａｃｋｓ；Ｐｈｉｌｉｐ  Ｍｏｒｒｉｓ  ＵＳＡによるＭａｒｌｂｏｒｏ  Ｓｎｕｓ及び「ｔａｂｏｋａ」；Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｎｕｆｆ  Ｃｏｍｐａｎｙ，ＬＬＣによるＬｅｖｉ  Ｇａｒｒｅｔｔ、Ｐｅａｃｈｙ、Ｔａｙｌｏｒ′ｓ  Ｐｒｉｄｅ、Ｋｏｄｉａｋ、Ｈａｗｋｅｎ  Ｗｉｎｔｅｒｇｒｅｅｎ、Ｇｒｉｚｚｌｙ、Ｄｅｎｔａｌ、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ  Ｋｉｎｇ、及びＭａｍｍｏｔｈ  Ｃａｖｅ；Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  ＣｏｍｐａｎｙによるＣａｍｅｌ  Ｓｎｕｓ、Ｃａｍｅｌ  Ｏｒｂｓ、Ｃａｍｅｌ  Ｓｔｉｃｋｓ、及びＣａｍｅｌ  Ｓｔｒｉｐｓという商品名で市販されている。市販されている他の例示的な無煙タバコ製品としては、Ｓｗｉｓｈｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によるＫａｙａｋ湿性スヌース及びＣｈａｔｔａｎｏｏｇａ  Ｃｈｅｗ噛みタバコ、ならびにＰｉｎｋｅｒｔｏｎ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏ．ＬＰによるＲｅｄｍａｎ噛みタバコと称されるものが挙げられる。
【０００６】
タバコ植物の一般的には廃棄物とされる部分の付加的な使用を提供することが望ましいであろう。特に、タバコバイオマス、具体的にはニコチアナ種の植物の茎または根、に由来する生成物の開発が有益であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第１，３７６，５８６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，６９６，９１７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５１３，７５６号明細書
【特許文献４】米国特許第４，５２８，９９３号明細書
【特許文献５】米国特許第４，６２４，２６９号明細書
【特許文献６】米国特許第４，９９１，５９９号明細書
【特許文献７】米国特許第４，９８７，９０７号明細書
【特許文献８】米国特許第５，０９２，３５２号明細書
【特許文献９】米国特許第５，３８７，４１６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，６６８，８３９号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，８３４，６５４号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，９５３，０４０号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，０３２，６０１号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，６９４，６８６号明細書
【特許文献１５】米国特許公開第２００４／００２０５０３号明細書
【特許文献１６】米国特許公開第２００５／０１１５５８０号明細書
【特許文献１７】米国特許公開第２００５／０２４４５２１号明細書
【特許文献１８】米国特許公開第２００６／０１９１５４８号明細書
【特許文献１９】米国特許公開第２００７／００６２５４９号明細書
【特許文献２０】米国特許公開第２００７／０１８６９４１号明細書
【特許文献２１】米国特許公開第２００７／０１８６９４２号明細書
【特許文献２２】米国特許公開第２００８／００２９１１０号明細書
【特許文献２３】米国特許公開第２００８／００２９１１６号明細書
【特許文献２４】米国特許公開第２００８／００２９１１７号明細書
【特許文献２５】米国特許公開第２００８／０１７３３１７号明細書
【特許文献２６】米国特許公開第２００８／０１９６７３０号明細書
【特許文献２７】米国特許公開第２００８／０２０９５８６号明細書
【特許文献２８】米国特許公開第２００８／０３０５２１６号明細書
【特許文献２９】米国特許公開第２００９／００２５７３８号明細書
【特許文献３０】米国特許公開第２００９／００２５７３９号明細書
【特許文献３１】米国特許公開第２００９／００６５０１３号明細書
【特許文献３２】米国特許公開第２００９／０２９３８８９号明細書
【特許文献３３】米国特許公開第２０１０／００１８５４０号明細書
【特許文献３４】米国特許公開第２０１０／００１８５４１号明細書
【特許文献３５】米国特許公開第２０１０／０２９１２４５号明細書
【特許文献３６】米国特許公開第２０１１／０１３９１６４号明細書
【特許文献３７】米国特許公開第２０１１／０１７４３２３号明細書
【特許文献３８】米国特許公開第２０１１／０２４７６４０号明細書
【特許文献３９】米国特許公開第２０１１／０２５９３５３号明細書
【特許文献４０】米国特許公開第２０１２／００３７１７５号明細書
【特許文献４１】米国特許公開第２０１２／００５５４９４号明細書
【特許文献４２】米国特許公開第２０１２／０１０３３５３号明細書
【特許文献４３】米国特許公開第２０１２／０１２５３５４号明細書
【特許文献４４】米国特許公開第２０１２／０１３８０７３号明細書
【特許文献４５】米国特許公開第２０１２／０１３８０７４号明細書
【特許文献４６】国際公開第２００４／０９５９５９号
【特許文献４７】国際公開第２００５／０６３０６０号
【特許文献４８】国際公開第２００５／００４４８０号
【特許文献４９】国際公開第２００５／０１６０３６号
【特許文献５０】国際公開第２００５／０４１６９９号
【特許文献５１】国際公開第２０１０／１３２４４４号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ，Ｖｏｇｅｓ（編集者）ｐ．４４〜４５（１９８４）
【非特許文献２】Ｂｒｏｗｎｅ，Ｔｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ，３ｒｄ  Ｅｄ．，ｐ．４３（１９９０）
【非特許文献３】Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓ  ｅｔ  ａｌ．（編集者）ｐ．３４６（１９９９）
【非特許文献４】Ｂｒｙｚｇａｌｏｖ  ｅｔ  ａｌ．，１Ｎ１８００  Ｌｉｆｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  Ｌｉｆｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｌｏｏｓｅ  ａｎｄ  Ｐｏｒｔｉｏｎ  Ｓｎｕｓ（２００５）
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、ニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法を提供し、本方法は、ｉ）ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むタバコ材料を受け取ることと、ｉｉ）タバコ材料を脱リグニンして、タバコ由来のパルプを形成することと、ｉｉｉ）タバコ由来のパルプを加水分解して、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む加水分解タバコ生成物を形成することと、を含む。様々な実施形態において、タバコ材料は、少なくとも約９０乾燥重量パーセントの、ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１０】
様々な実施形態において、タバコ材料を脱リグニンするステップは、ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを磨り潰し、タバコ由来のパルプを形成することを含む。タバコ材料を脱リグニンするステップは、例えば、タバコ由来のパルプの濯ぐことと、脱水することと、をさらに含むことができる。ある特定の実施形態において、タバコ材料を脱リグニンするステップは、タバコ由来のパルプのｐＨを、約４．５〜約５．５の範囲内の値に調整することをさらに含むことができる。本発明の方法は、タバコ由来のパルプを少なくとも１０％以下の水分含有率まで乾燥させることをさらに含むことができる。
【００１１】
様々な実施形態において、タバコ由来のパルプを加水分解するステップは、少なくとも１つの酵素の存在下でのタバコ由来のパルプの酵素糖化を含むことができる。ある特定の実施形態において、本方法は、酵素による加水分解を経るタバコ由来のパルプに少なくとも１つの酵素を添加して、加水分解タバコ生成物中のキシロースの量を減少させることを含む、２つのステップの糖化工程を含むことができる。
【００１２】
様々な実施形態において、本方法は、少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を蒸発させて、濃縮シロップを形成することをさらに含むことができる。濃縮シロップは、例えば、少なくとも約８０重量％のブドウ糖を含むことができる。いくつかの実施形態において、濃縮シロップは、例えば、約１５重量％以下のキシロースを含むことができる。
【００１３】
様々な実施形態において、本方法は、タバコ原料に由来するブドウ糖を、ニッケル触媒を使用する水素化によってソルビトールに変換することをさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、本方法は、タバコ原料に由来するブドウ糖を加水分解によってレブリン酸に変換することをさらに含むことができる。
【００１４】
様々な実施形態において、本方法は、酵母を加水分解タバコ生成物に添加して、加水分解タバコ生成物及び酵母を発酵させ、グリセロールを含む発酵パルプスラリーを形成することをさらに含むことができる。グリセロールは、例えば、脱リグニンされたタバコ由来のパルプの少なくとも約１０重量％の平均収率で生成され得る。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本方法は、残留固形物及び液体を分離することと、酵母を液体に添加することと、液体及び酵母を発酵させ、エタノールを含む発酵生成物を形成することと、をさらに含むことができる。ある特定の実施形態において、本方法は、残留固形物及び液体を分離することと、高たんぱく質媒体を液体に添加することと、液体及び高たんぱく質媒体を発酵させ、乳酸を含む発酵生成物を形成することと、をさらに含むことができる。
【００１６】
様々な実施形態において、本方法は、タバコ由来のセルロース系糖をタバコ生成物に組み込むことをさらに含むことができる。タバコ生成物は、例えば、喫煙物品となり得る。
【００１７】
本発明はまた、ニコチアナ種の収穫後植物のタバコ茎材料及びタバコ根材料のうちの少なくとも１つを含む、加水分解タバコ材料に由来するセルロース系糖を提供する。加水分解の前に、タバコ材料は、少なくとも約９０乾燥重量パーセントのニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、加水分解タバコ材料に由来するセルロース系糖またはセルロース系糖に由来する下流生成物を組み込むタバコ生成物が、提供され得る。セルロース系糖の下流生成物は、高果糖タバコシロップ、グリセロール、レブリン酸、乳酸、及びそれらの組み合わせから成る群から選択され得る。
【００１９】
本発明は、これに限定することなく、以下の実施形態を含む：
実施形態１：ニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法は、  ｉ）ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むタバコ材料を受け取ることと、
ｉｉ）タバコ材料を脱リグニンして、タバコ由来のパルプを形成することと、
ｉｉｉ）タバコ由来のパルプを加水分解して、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物を形成することと、を含む。
【００２０】
実施形態２：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ材料が、少なくとも約９０乾燥重量パーセントのニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含む。
【００２１】
実施形態３：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ材料を脱リグニンするステップが、ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを磨り潰し、タバコ由来のパルプを形成することを含む。
【００２２】
実施形態４：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ材料を脱リグニンするステップが、タバコ由来のパルプの濯ぎ及び脱水をさらに含む。
【００２３】
実施形態５：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ材料を脱リグニンするステップが、タバコ由来のパルプのｐＨを、約４．５〜約５．５の範囲内の値に調整することをさらに含む。
【００２４】
実施形態６：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ由来のパルプを少なくとも１０％以下の水分含有率まで乾燥させることをさらに含む。
【００２５】
実施形態７：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ由来のパルプを加水分解するステップが、少なくとも１つの酵素の存在下でのタバコ由来のパルプの酵素糖化を含む。
【００２６】
実施形態８：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、加水分解ステップ（ｉｉｉ）に少なくとも１つの酵素を添加して、加水分解タバコ生成物中のキシロースの量を減少させることをさらに含む。
【００２７】
実施形態９：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を蒸発させて、濃縮シロップを形成することをさらに含む。
【００２８】
実施形態１０：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、濃縮シロップが、少なくとも約８０重量％のブドウ糖を含む。
【００２９】
実施形態１１：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、ブドウ糖を、ニッケル触媒を使用する水素化によってソルビトールに変換することをさらに含む。
【００３０】
実施形態１２：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、ブドウ糖を、加水分解によってレブリン酸に変換することをさらに含む。
【００３１】
実施形態１３：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、濃縮シロップが、約１５重量パーセント以下のキシロースを含む。
【００３２】
実施形態１４：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、酵母を加水分解タバコ生成物に添加して、加水分解タバコ生成物及び酵母を発酵させ、グリセロールを含む発酵パルプスラリーを形成することをさらに含む。
【００３３】
実施形態１５：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、グリセロールが、タバコ由来のパルプの少なくとも約１０重量％の平均収率で生成される。
【００３４】
実施形態１６：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、残留固形物及び液体を分離することと、酵母を液体に添加することと、液体及び酵母を発酵させ、エタノールを含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む。
【００３５】
実施形態１７：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、残留固形物及び液体を分離することと、高たんぱく質媒体を液体に添加することと、液体及び高たんぱく質媒体を発酵させ、乳酸を含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む。
【００３６】
実施形態１８：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ由来のセルロース系糖をタバコ生成物に組み込むことをさらに含む。
【００３７】
実施形態１９：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法であり、タバコ生成物は、喫煙物品である。
【００３８】
実施形態２０：セルロース系糖は、ニコチアナ種の収穫後植物のタバコ茎材料及びタバコ根材料のうちの少なくとも１つを含む加水分解タバコ材料に由来する。
【００３９】
実施形態２１：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のセルロース系糖であり、タバコ材料は、少なくとも約９０乾燥重量パーセントのニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含む。
【００４０】
実施形態２２：いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のセルロース系糖を組み込むタバコ生成物、または高果糖タバコシロップ、グリセロール、レブリン酸、乳酸、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、いずれの前述の実施形態または後述の実施形態のセルロース系糖の下流生成物である。
【００４１】
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、下で簡潔に説明される添付の図面と一緒に、以下の詳細な説明を読むことから明らかとなるであろう。本発明は、かかる特徴または要素が、本明細書における特定の実施形態の説明において明示的に組み合わされているかどうかにかかわらず、上記実施形態のうちの２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の任意の組み合わせ、ならびに本開示に記載される任意の２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の特徴の組み合わせを含む。本開示は、開示される発明の任意の分離可能な特徴または要素が、その様々な態様及び実施形態のうちのいずれかにおいて、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、組み合わせ可能であることが意図されると見なされるべきであるように、総合的に読まれることが意図される。
【００４２】
本発明の実施形態の理解を提供するために添付の図面が参照され、これらは必ずしも原寸で描かれておらず、その中の参照番号は本発明の例示的な実施形態の成分を指す。図面は単なる例示であり、本発明を制限するものと見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】タバコバイオマス材料からセルロース系糖及び任意選択の下流生成物を形成する方法を記載するフロー図を示す。
【図２】紙巻タバコの形態を有する喫煙物品の展開斜視図であり、紙巻タバコの喫煙可能な材料、包装材料成分、及びフィルター要素を示す。
【図３】無煙タバコ製品を横幅で切り取った、無煙タバコ製品実施形態の上面図であり、タバコ材料が充填された外側パウチを示す。
【図４】本開示の例示の実施形態に従うカートリッジ及び制御体を備え、収容ハウジングを含む、電子喫煙物品を通る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明は、これから以下でより完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が包括的かつ完全であり、かつ当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように提供される。本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別途明確に示さない限り、複数の指示対象を含む。「乾燥重量％」または「乾燥重量基準」への言及は、乾燥原料（すなわち、水を除く全ての原料）に基づく重量を指す。
【００４５】
本発明は、ニコチアナ種の植物の茎または根からセルロース系糖を形成する方法を提供し、ｉ）ニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含むタバコ材料を受け取ることと、ｉｉ）タバコ材料を脱リグニンして、タバコ由来のパルプを形成することと、ｉｉｉ）タバコ由来のパルプを加水分解して、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物を形成することと、を含む。いくつかの実施形態において、本方法は、下記でより詳細に考察されるように、タバコ由来のセルロース系糖を下流生成物に変換することをさらに含むことができる。本発明はまた、ニコチアナ種の収穫後植物のタバコ茎材料及びタバコ根材料のうちの少なくとも１つを含む、加水分解タバコ材料に由来するセルロース系糖を提供する。
【００４６】
図１で示され、及び下記でより詳細に考察されるように、タバコバイオマス（操作１００において投入される）は、操作１０２におけるパルプ化工程、及びある特定の実施形態において、操作１０４における脱リグニン工程を経ることができる。脱リグニン生成物は、例えば、リグニン、キシロース、及びセルロースパルプを含むことができる。リグニン及びキシロースは、パルプから分離され得、リグニンは、例えば、操作１０６において回収され得る。任意で、例えば、操作１０８において、キシロースは、変換及び回収工程を経て、キシロースシロップ、グリセロール、乳酸、酢酸、及びそれらの組み合わせを生成することができる。加えて、セルロースパルプは、例えば、操作１１０において、加水分解及び糖回収工程を経て、キシロース、ブドウ糖、及びブドウ糖シロップを含む様々な生成物を生成することができる。ブドウ糖は、操作１１２において変換工程をさらに経て、高果糖タバコシロップを生成することができる。ブドウ糖はまた、下記でより詳細に考察されるように、操作１１４において様々な変換工程を経て、グリセロール、乳酸、ソルビトール、レブリン酸、エタノール、及びそれらの組み合わせを含む、バイオ生成物を生成することができる。
【００４７】
タバコ材料
例えば、図１の操作１００で示されるように、本発明に従うタバコ材料の調製は、ニコチアナ種から植物を収穫することと、ある特定の実施形態において、茎及び／または根などの植物からある特定の成分を分離させ、物理的にこれらの成分を加工することと、を含むことができる。タバコ植物全体またはそのいずれの成分（例えば、葉、花、柄、根、茎など）が本発明において使用され得るが、タバコ植物の茎、及び／または根を使用することが有利である。以下の本記述は、植物の茎及び／または根の使用に焦点を当てるが、本発明はそれらの実施形態に限定されるわけではない。
【００４８】
タバコの茎及び／または根は、個片に分離され得（例えば、根が茎から分離される、及び／または根部分が互いに、例えば大型の根、中型の根、小型の根部分などから分離される）、または茎及び根が組み合わせられ得る。「茎」は、葉（柄及び葉身を含む）が取り除かれた後に残された茎を意味する。本発明に従い利用する「根」及び種々な特定の根部分は、例えば、本明細書に参照により組み込まれる、Ｇｌｉｍｎ−Ｌａｃｙらの、Ｍａｕｓｅｔｈ，Ｂｏｔａｎｙ：Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｐｌａｎｔ  Ｂｉｏｌｏｇｙ：Ｆｏｕｒｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｎｅｓ  ａｎｄ  Ｂａｒｔｌｅｔｔ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（２００９）、Ｂｏｔａｎｙ  Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（２００６）において記載されるように定義され、分類されることができる。収穫された茎及び／または根は、典型的に洗浄、粉砕、及び乾燥され、微粒子（すなわち、刻む、微粉化する、磨り潰す、粒状にする、または粉状にする）として説明され得る材料を生成する。本明細書において使用されるように、茎及び／または根はまた、水溶性材料を除去するための抽出工程を経た茎及び／または根を称することができる。茎及び／または根が抽出工程を経た後に残るセルロース材料（すなわち、パルプ）はまた、本発明において利用され得る。
【００４９】
タバコ植物の根及び茎は、タバコ柄よりも高い重量パーセントのセルロース含有率を有する。そのため、タバコ直物の根及び茎は、タバコ柄よりもより高い糖の収率を有する可能性がある。加えて、タバコ柄は、タバコ生成物において使用されるタバコ再構成シート及び拡張柄材料の調製のための貴重な原料を表わす。タバコ柄をセルロース系糖の原料として使用することは、他のタバコ製造加工で使用され得るタバコ柄の供給を減らすことになる。タバコ茎及び根は、タバコ製造などでは使用されないタバコ材料を表し、タバコ由来のセルロース系糖の調製用の最良の原料を表す。タバコ製造には使用されない付加的なタバコ原料は、いわゆるタバコダスト（すなわち、紙巻タバコ製造中に集められる非常に小さな粒子状のタバコ材料）及びいわゆる柄付きダスト（すなわち、タバコの葉の柄を除去する間に集められるタバコ由来の材料）である。タバコダスト及び柄付きダストはまた、セルロース系糖を生成するために使用され得る。
【００５０】
タバコ材料は、ニコチアナ種の植物のいずれの部分からの材料を含み得るが、材料の大部分は、植物の茎及び／または根から得られた材料を典型的に含む。例えば、ある特定の実施形態において、タバコ材料は、少なくとも約９０乾燥重量％、少なくとも約９２乾燥重量％、少なくとも約９５乾燥重量％、または少なくとも約９７乾燥重量％のニコチアナ種の収穫後植物の茎材料及び根材料のうちの少なくとも１つを含む。
【００５１】
茎及び／または根がそのような形態で提供されるまでの方法は、様々となり得る。例えば、ニコチアナ植物の茎から得られた材料は、隔離され、ニコチアナ植物の根から得られた材料とは別々に取り扱われ得る。加えて、茎及び／または根の様々な部分からの材料は、隔離され別々に取り扱われ得る。（例えば、根の異なる部分に由来する材料は、加工中分離され続けることができる。）いくつかの実施形態において、ニコチアナ植物の異なる部分からの材料は、共に組み合わされ及び加工され得、そのため単一で均質なタバコ材料を形成する。いくつかの実施形態において、ニコチアナ植物の異なる部分からの材料は、別々に隔離され及び取り扱われ、ならびに加工のいくつかの段階において組み合わされ、単一のタバコ生成物となる。
【００５２】
好ましくは、物理的な加工ステップは、ニコチアナ植物からの茎及び／または根を、磨り潰す、挽くなどするための装置及び技術を使用して、微粒子形状に粉砕、磨り潰し、及び／または微粉化することを含む。ある特定の好ましい実施形態において、茎及び／または根は、物理的な加工ステップの前に乾燥され、そのため磨り潰しまたは挽く間に形式上比較的乾燥している。例えば、茎及び／または根は、その水分含有率が約１５重量パーセント以下または５重量パーセント以下のとき、磨り潰されまたは挽かれ得る。そのような実施形態において、ハンマーミル、カッターヘッド、エア制御ミル、等の装置が使用されてもよい。
【００５３】
ニコチアナの茎及び／または根を粉砕し、磨り潰し、及び／または微粉化に続いて提供されたタバコ材料は、いずれのサイズも有することができる。タバコ材料は、その部分または一片が、約１／１６インチ〜約２インチ、約１／４インチ〜約１インチ、または約１／４インチ〜約１／２インチの平均幅及び／または長さを有する。いくつかの実施形態において、タバコ材料の平均幅及び／または長さは、約１／８インチ以上、約１／４インチ以上、約１／２インチ以上、約１インチ以上、または約２インチ以上である。
【００５４】
ある特定の実施形態において、タバコ材料は、水処理されて、そこからタバコ材料の水溶性成分が抽出され得る。いくつかの好ましい実施形態において、微粒子状または粉状のタバコ材料は、水と組み合わされて、湿った水性材料（例えば、懸濁液またはスラリーの形状で）を形成することができ、その結果得られる材料は、様々な化合物の抽出をもたらすために典型的に加熱される。湿った材料を形成するために使用される水は、純水（例えば、水道水または脱イオン水）または水とある特定のアルコールなどの好適な共溶剤との混合物となり得る。ある特定の実施形態において、湿った材料を形成するために添加された水の量は、湿った材料の総重量に基づき、少なくとも約５０重量パーセント、少なくとも約６０重量パーセント、または少なくとも約７０重量パーセントとなり得る。いくつかの場合において、水の量は、少なくとも約８０重量パーセントまたは少なくとも約９０重量パーセントと説明され得る。
【００５５】
このように生成された抽出物は、液体に混合されたいくつかのレベルの固形物（不溶性）材料を含み得る。したがって、「抽出物」は、茎及び／または根と水が接触して得られた材料を意味することを意図し、その中に溶解した水溶性成分及び成分中に分散した固形物の両方を含み得る。抽出工程に続いて、抽出された液体成分は、少なくともいくつかの固形物を除去するために典型的に濾過される。言い換えると、水性溶剤中の不溶性のタバコ材料のいくつかの部分または全ての部分が、取り除かれる。濾過の工程は、１つ以上のフィルタスクリーンを液体が通り抜け、選択されたサイズの微粒子物質が取り除かれることを含む。スクリーンは、例えば、固定、振動、回転、またはそれらの組み合わせとなり得る。フィルターは、例えば、プレスフィルタまたは圧力フィルターとなり得る。いくつかの実施形態において、使用される濾過方法は、精密濾過、限外濾過、ナノ濾過を含むことができる。濾過助剤が、効果的な濾過を提供するために用いられ得、この目的のために典型的に使用されるいずれの材料も含むことができる。例えば、いくつかの一般的な濾過助剤は、セルロース繊維、パーライト、ベントナイト、珪藻土、及び他の珪質材料を含む。固形物成分を除去するために、代替的な方法、例えば、成分の遠心分離または沈殿／沈降、及び液体をサイフォンに通すなどが使用され得る。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｂｅらの米国特許出願公開第２０１２／０１５２２６５号、及びＤｕｂｅらの同第２０１２／０１９２８８０において説明される工程及び生成物を参照されたい。抽出された固形物成分は、本明細書において説明された本発明の様々な実施形態におけるタバコ原料として使用され得る。
【００５６】
本発明に従って生成されたタバコ材料の厳密な組成物は、様々となり得る。組成物は、ある程度、タバコ材料がニコチアナの茎、根、またはそれらの組み合わせから調製されるか否かに依存し得る。ニコチアナの茎から得られた材料からのみ調製されたタバコ材料は、ニコチアナの根から得られた材料からのみ調製されたタバコ材料とは異なる特性を示し得る。同様に、これらの成分のうちの１つのある特定の部分から得られた材料から調製されたタバコ材料は、この成分のその他の部分から得られた材料とは異なる特性を示し得る。（例えば、根の中央の材料から調製されたタバコ材料は、根の外側の材料から調製されたタバコ材料とは異なることがあり得る。）例えば、ある特定の実施形態において、ニコチアナの茎に由来するタバコ材料は、ニコチアナの根に由来するタバコ材料よりも高い揮発性化合物の含有率を有する。
【００５７】
本発明の工程において利用されたニコチアナ種からの植物の選択は、様々となり得、特に、タバコの種類またはタバコは、様々となり得る。タバコ材料が由来するタバコの茎及び／または根の原料として使用されるタバコの種類は、様々となり得る。用いられ得るタバコには、熱風乾燥またはバージニア（例えば、Ｋ３２６）、バーレー、天日乾燥（例えば、カテリニ（Ｋａｔｅｒｉｎｉ）、プレリップ（Ｐｒｅｌｉｐ）、コモティニ（Ｋｏｍｏｔｉｎｉ）、キサンチ（Ｘａｎｔｈｉ）、及びヤンボル（Ｙａｍｂｏｌ）タバコを含む、インディアン・カルヌール及びオリエンタルタバコ）、メリーランド、暗色、暗色火力乾燥、暗色空気乾燥（例えば、パサンダ（Ｐａｓｓａｎｄａ）、クバノ（Ｃｕｂａｎｏ）、ジャティン（Ｊａｔｉｎ）、及びベズキ（Ｂｅｚｕｋｉ）タバコ）、明色空気乾燥（例えば、ノースウィスコンシン及びガルパオタバコ）、インディアン空気乾燥、赤色ロシア及びルスティカタバコ、ならびに様々な他の希有または特殊なタバコが挙げられる。様々な種類のタバコ、栽培法、及び収穫法の説明は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｖｉｓら（編集者）（１９９９）に記載されている。様々なニコチアナ種からの植物の代表的な種類は、各々が参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｏｏｄｓｐｅｅｄ，Ｔｈｅ  Ｇｅｎｕｓ  Ｎｉｃｏｔｉａｎａ，（Ｃｈｏｎｉｃａ  Ｂｏｔａｎｉｃａ）（１９５４）、Ｓｅｎｓａｂａｕｇｈ，Ｊｒ．らの米国特許第４，６６０，５７７号、Ｗｈｉｔｅらの同第５，３８７，４１６号、及びＬａｗｓｏｎらの同第７，０２５，０６６号、Ｌａｗｒｅｎｃｅ，Ｊｒ．の米国特許出願公開第２００６／００３７６２３号、及びＭａｒｓｈａｌｌらの同第２００８／０２４５３７７号に記載されている。
【００５８】
本発明において使用された特定のニコチアナ種の材料もまた、様々となり得た。その中でも特に関係するものは、ニコチアナ・アラタ（Ｎ．ａｌａｔａ）、ニコチアナ・アレンツィイ（Ｎ．ａｒｅｎｔｓｉｉ）、ニコチアナ・エクセルシオール（Ｎ．ｅｘｃｅｌｓｉｏｒ）、ニコチアナ・フォゲッチアナ（Ｎ．ｆｏｒｇｅｔｉａｎａ）、ニコチアナ・グラウカ（Ｎ．ｇｌａｕｃａ）、ニコチアナ・グルチノサ（Ｎ．ｇｌｕｔｉｎｏｓａ）、ニコチアナ・ゴセイ（Ｎ．ｇｏｓｓｅｉ）、ニコチアナ・カワカミイ（Ｎ．ｋａｗａｋａｍｉｉ）、ニコチアナ・ナイチアナ（Ｎ．ｋｎｉｇｈｔｉａｎａ）、ニコチアナ・ラングスドルフィ（Ｎ．ｌａｎｇｓｄｏｒｆｆｉ）、ニコチアナ・オトフォラ（Ｎ．ｏｔｏｐｈｏｒａ）、ニコチアナ・セッチェルリイ（Ｎ．ｓｅｔｃｈｅｌｌｉ）、ニコチアナ・シルベストリス（Ｎ．ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）、ニコチアナ・トメントサ（Ｎ．ｔｏｍｅｎｔｏｓａ）、ニコチアナ・トメントシフォミス（Ｎ．ｔｏｍｅｎｔｏｓｉｆｏｒｍｉｓ）、ニコチアナ・アンドゥラタ（Ｎ．ｕｎｄｕｌａｔａ）及びニコチアナ・エックスサンデラエ（Ｎ．ｘ  ｓａｎｄｅｒａｅ）である。関係するものはまた、ニコチアナ・アフリカナ（Ｎ．ａｆｒｉｃａｎａ）、ニコチアナ・アンプレクシカウリス（Ｎ．ａｍｐｌｅｘｉｃａｕｌｉｓ）、ニコチアナ・ベナビデシイ（Ｎ．ｂｅｎａｖｉｄｅｓｉｉ）、ニコチアナ・ボナリエンシス（Ｎ．ｂｏｎａｒｉｅｎｓｉｓ）、ニコチアナ・デブネイ（Ｎ．ｄｅｂｎｅｙｉ）、ニコチアナ・ロンギフロラ（Ｎ．ｌｏｎｇｉｆｌｏｒａ）、ニコチアナ・マリチナ（Ｎ．ｍａｒｉｔｉｎａ）、ニコチアナ・メガロシフォン（Ｎ．ｍｅｇａｌｏｓｉｐｈｏｎ）、ニコチアナ・オクシデンタリス（Ｎ．ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ）、ニコチアナ・パニクラタ（Ｎ．ｐａｎｉｃｕｌａｔａ）、ニコチアナ・プランバギニフォリア（Ｎ．ｐｌｕｍｂａｇｉｎｉｆｏｌｉａ）、ニコチアナ・レイモンディイ（Ｎ．ｒａｉｍｏｎｄｉｉ）、ニコチアナ・ロズラタ（Ｎ．ｒｏｓｕｌａｔａ）、ニコチアナ・ルスチカ（Ｎ．ｒｕｓｔｉｃａ）、ニコチアナ・シムランス（Ｎ．ｓｉｍｕｌａｎｓ）、ニコチアナ・ストックトニイ（Ｎ．ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ）、ニコチアナ・スアヴェオレンス（Ｎ．ｓｕａｖｅｏｌｅｎｓ）、ニコチアナ・タバカム（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ）、ニコチアナ・アンブラティカ（Ｎ．ｕｍｂｒａｔｉｃａ）、ニコチアナ・ベルチナ（Ｎ．ｖｅｌｕｔｉｎａ）、及びニコチアナ・ウィガンディオイデス（Ｎ．ｗｉｇａｎｄｉｏｉｄｅｓ）である。ニコチアナ種からのその他の植物は、ニコチアナ・アカウリス（Ｎ．ａｃａｕｌｉｓ）、ニコチアナ・アカミナタ（Ｎ．ａｃｕｍｉｎａｔａ）、ニコチアナ・アテヌアタ（Ｎ．ａｔｔｅｎｕａｔａ）、ニコチアナ・ベンサミアナ（Ｎ．ｂｅｎｔｈａｍｉａｎａ）、ニコチアナ・カビコラ（Ｎ．ｃａｖｉｃｏｌａ）、ニコチアナ・クレベランディイ（Ｎ．ｃｌｅｖｅｌａｎｄｉｉ）、ニコチアナ・コルディフォリア（Ｎ．ｃｏｒｄｉｆｏｌｉａ）、ニコチアナ・コリンボサ（Ｎ．ｃｏｒｙｍｂｏｓａ）、ニコチアナ・フラグランス（Ｎ．ｆｒａｇｒａｎｓ）、ニコチアナ・グッドスピーディイ（Ｎ．ｇｏｏｄｓｐｅｅｄｉｉ）、ニコチアナ���リニアリス（Ｎ．ｌｉｎｅａｒｉｓ）、ニコチアナ・ミエルシイ（Ｎ．ｍｉｅｒｓｉｉ）、ニコチアナ・ヌディカウリス（Ｎ．ｎｕｄｉｃａｕｌｉｓ）、ニコチアナ・オブツシフォリア（Ｎ．ｏｂｔｕｓｉｆｏｌｉａ）、ニコチアナ・オクシデンタリス・サブスピーシーズ・ヘスペリス（Ｎ．ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ  ｓｕｂｓｐ．Ｈｅｒｓｐｅｒｉｓ）、ニコチアナ・パウチフロラ（Ｎ．ｐａｕｃｉｆｌｏｒａ）、ニコチアナ・ペチュニオイデス（Ｎ．ｐｅｔｕｎｉｏｉｄｅｓ）、ニコチアナ・クアドリヴァルヴィス（Ｎ．ｑｕａｄｒｉｖａｌｖｉｓ）、ニコチアナ・レパンダ（Ｎ．ｒｅｐａｎｄａ）、ニコチアナ・ロツンディフォリア（Ｎ．ｒｏｔｕｎｄｉｆｏｌｉａ）、ニコチアナ・ソラニフォリア（Ｎ．ｓｏｌａｎｉｆｏｌｉａ）、ニコチアナ・スペガッジニイ（Ｎ．ｓｐｅｇａｚｚｉｎｉｉ）を含む。ニコチアナ種は、遺伝子組み換えまたは異種交配技術の使用に由来することができる。（例えば、タバコ植物は、遺伝子的に操作または交配されてある特定の成分の生成を増減させ、またはある特定の特性または特質を変更することができる。）例えば、Ｆｉｔｚｍａｕｒｉｃｅらの米国特許第５，５３９，０９３号、Ｗａｈａｂらの同第５，６６８，２９５号、Ｆｉｔｚｍａｕｒｉｃｅらの同第５，７０５，６２４号、Ｗｅｉｇｌの同第５，８４４，１１９号、Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚらの同第６，７３０，８３２号、Ｌｉｕらの同第７，１７３，１７０号、Ｃｏｌｌｉｖｅｒらの同第７，２０８，６５９号、Ｂｅｎｎｉｎｇらの同第７，２３０，１６０号、Ｃｏｎｋｌｉｎｇらの米国特許出願公開第２００６／０２３６４３４号、ＮｉｅｌｓｅｎらのＰＣＴ国際特許第２００８／１０３９３５号に記載の遺伝子組み換えの植物の種類を参照されたい。
【００５９】
ニコチアナ種からの植物成分または組成は、未熟な形状で用いられ得る。つまり、植物は、当該植物が実るまたは成熟したと通常見なされる段階に達する前に、収穫され得る。したがって、例えば、タバコ植物が、発芽する、葉を作り始める、花をつけ始めるとき、植物は収穫され得る。
【００６０】
ニコチアナ種からの植物組成は、成熟した形状で用いられ得る。つまり、植物が、実っている、売れすぎている、または完熟していると慣習的に見なされている点に達したとき、植物は、収穫され得る。したがって、例えば、そのように従来農家によって用いられた収穫技術の使用を通じて、オリエンタルタバコ植物は収穫され得、バーレータバコ植物は収穫され得、またバージニアタバコ葉は、収穫つまり茎位置で下の葉を収穫され得る
【００６１】
収穫後、ニコチアナ種の植物、またはその一部は、緑の形状で使用され得る（例えば、タバコは、いずれの乾燥工程にさらされることなく使用され得る）。例えば、緑の形状のタバコは、冷凍、凍結乾燥、照射、黄変、乾燥、料理（例えば、焼く、揚げる、蒸す）、または後の使用のために保管または処理され得る。そのようなタバコはまた熟成状態とされ得る。
【００６２】
タバコ材料をセルロース材料へ変換
本発明の様々な実施形態において、タバコ材料は、例えばタバコ材料の脱リグニンを通してセルロース材料に変換され得る。タバコ材料の脱リグニンは、多くの操作を含むことができる。最初のステップとして、タバコバイオマスは、パルプ化工程を経ることができる。パルプは、例えば、図１の操作１０２で示されるように、機械的または化学的に原料から生成され得る。
【００６３】
例えば、精製業の機械パルプ化技術が、タバコ茎及び／または根のパルプを生成するために使用され得る。機械パルプ化工程において、タバコ原料は、刻まれ、その後精製機内に供給され得、そこで小片は、例えば、回転する金属製の円盤の間で繊維化される。例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｈｕｕｓａｒｉの米国特許第４，４２１，５９５号、及びＶｉｋｍａｎの同第７，２３７，７３３号、ＷＯ２０１０／０２３３６３、ＣＡ１０７４６０６、及びＣＮ２０１２６８８１０において開示された機械パルプ化装置及び工程を参照されたい。いくつかの実施形態において、原料のタバコの茎及び／または根は、数時間の間水で前処理され得る。水の茎に対する重量比は、およそ１０：１〜約５：１（例えば、７：１）となり得る。タバコの茎への前処理は、茎を柔らかくし、水分水溶性抽出物を除去することができる。前処理された混合物は、その後約２０％濃度まで排水され得る。本明細書で使用されるように、用語「濃度」は、混合物中の固形物のパーセンテージとして定義される。この前処理された茎は、その後茎を刻むことができる機械を複数回通り抜け、大気圧で精製され得る。例えば、各々が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎらの米国特許第３，６６１，１９２号、Ｓｍｉｔｈらの同第３，８６１，６０２号、Ｍａｕｃｈｅｒの同第４，１３５，５６３号、及びＭｏｒｅｙの同第５，００５，６２０号において論じられた機械を参照されたい。様々な実施形態において、機械は、茎小片の目標の大きさが縮小され、その各々が連続して通ることができるように、校正され得る。これらの刻まれたパルプは、その後、例えばＰＦＩミル内で様々なレベルに精製され得る。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ａｌｂｅｒｔらの米国特許第６，７７３，５５２号、及びＭａｍｂｒｉｍ  Ｆｉｌｈｏらの米国出願公開第２０１０／００３６１１３号において論じられた方法及び装置を参照されたい。
【００６４】
例えば、図１の操作１０４で示されるように、タバコ由来のパルプは、脱リグニン工程を経ることができる。機械パルプ化は、セルロース繊維からリグニンを分離することはなく、そのため収率は、しばしば比較的高くなる（すなわち、９５％より上）。いくつかの工程が、機械的にパルプ化されたタバコ材料を脱リグニンするために使用され得る。例えば、パルプは、水で濯がれ、少なくとも一度脱水され得る。パルプは、湿式分級装置、遠心分離、濾過、または同様の液体分離工程によって脱水され得る。遠心分離または他の同様の装置が、パルプ及びシロップ（すなわち、固形物及び液体）の分離を援助することができる。例えば、各々が、その全体の参照によって本明細書に組み込まれる、Ｄａｖｉｓの米国特許第５２１，１０４号、Ｓｔａｌｌｍａｎらの同第３，１６８，４７４号、Ｗｅｓｔの同第５，７１３，８２６号、及びＣｏｌｌｉｅｒの同第７，０６０，０１７号を参照されたい。例えば、バスケット遠心分離機は、パルプの脱水及びリグニンシロップ回収活動の援助に役立つことができる。加えて、パルプは、その後もう一度濯がれ得、ｐＨが約４．５〜約５．５に調整され得る。好ましい実施形態において、ｐＨは、約４．８に調整され得る。パルプは、各濯ぎの後で脱水され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態において、化学的パルプ化工程は、タバコバイオマスのパルプ化及び脱リグニンに使用され得る。化学的パルプ化工程は、セルロース繊維と共に結合するリグニンが、セルロース繊維を大きく分解せずに、セルロース繊維から洗い流されるように、蒸解液にリグニンを溶解させることによって、セルロース繊維からリグニンを分離する。当業界で周知の３つの主な化学的パルプ化工程がある。ソーダパルプ化は、原料小片を水酸化ナトリウム蒸解液内で蒸解することを含む。クラフト工程は、ソーダパルプ化から進化したもので、原料小片を、水酸化ナトリウム及び硫化ナトリウムの溶液内で蒸解することを含む。酸性流酸塩工程は、蒸解中に亜硫酸及び重流酸塩イオンを使用することを含む。クラフト工程は、化学的な木材のパルプ化に最も一般的に使用される方法であるが、ソーダ工程もまた、広葉樹パルプを生成するために使用され得る。上記３つの実施例を含むが、これらに限定されずに、いずれの化学的パルプ化工程も、タバコ原料からタバコパルプを生成するために使用され得る。
【００６６】
蒸解液は、強塩基を含むことができる。本明細書で使用されるように、強塩基は、酸塩基反応において非常に弱い酸を脱プロトン化することができる、基礎化学化合物（またはそのような化合物の組み合わせ）を指す。例えば、本発明において役立ち得る強塩基は、これに限定するわけではないが、１つ以上の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、重層、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化アンモニウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウムを含む。いくつかの実施形態において、強塩基の重量は、投入されるタバコの重量の約５％より大きく、約２５％より大きく、約４０％より大きくなり得る。ある特定の実施形態において、強塩基の重量は、投入されるタバコの重量の約６０％より小さくまたは約５０％より小さくなり得る。またさらなる実施形態において、強塩基の重量は、投入されるタバコの約５％〜約５０％、または約３０％〜約４０％となり得る。様々なその他の化学薬品及びその重量比もまた、その他の実施形態における投入されるタバコの化学的パルプ化に用いられ得る。
【００６７】
投入されるタバコと強塩基を結びつけることに加えて、投入されるタバコを化学的にパルプ化することは、投入されるタバコ及び強塩基の加熱を含むことができる。投入されるタバコ及び強塩基の加熱は、化学的パルプ化の有効性を高めるために行われ得る。この点について、蒸解温度または時間いずれの増加は、反応率（リグニン除去率）の増加につながる。
【００６８】
様々な実施形態において、オルガノソルブ工程が、タバコバイオマスを脱リグニンするために使用され得る。オルガノソルブ（溶剤型）パルプ化は、バイオマスの脱リグニンが有機溶剤または溶剤に水を加えるシステムによって行われる、化学的パルプ化方法である。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｉａｉｅ−Ｓｈｉｒｋｏｌａｅｅらの、Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｏｒｇａｎｏｓｏｌｖ  Ｄｅｌｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｗｈｅａｔ  Ｓｔｒａｗ  ａｎｄ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｕｌｐ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、Ｉｒａｎｉａｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ  １６（２），２００７，ｐｐ８３−９６内で説明されたオルガノソルブ工程を参照されたい。オルガノソルブは、溶剤（例えば、エタノールまたはブタノール）の存在下でのパルプの酸分解法を使用して、リグニンを加溶化しパルプからリグニンを除去する。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１３／０１７２６２８号を参照されたい。
【００６９】
いくつかの実施形態において、タバコ由来のセルロース材料を生成する方法は、１つ以上の追加の操作を含む。例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｂｙｒｄ  Ｊｒ．らの米国特許出願公開第２０１３／０２７６８０１号を参照されたい。例えば、投入されるタバコは、パルプ化の前にさらに加工ステップを経ることができ及び／または脱リグニン方法は、追加の処理ステップ（例えば、投入されるタバコの乾燥、投入されるタバコの髄の除去、投入されるタバコを挽くこと、等）を含むことができる。いくつかの実施形態において、これらの追加ステップは、髄（リグニンを含む）を投入されるタバコ及び／またはタバコパルプから手作業で除去するために行われ得、そのため、例えば、化学的パルプ化工程中の投入されるタバコの脱リグニンに必要な化学薬品の量を削減する。タバコパルプに水を混合してスラリーを形成し、スラリーを濾過することは、例えば、タバコパルプからの髄、柔組織、細胞組織などの、非セルロース材料のうちのいくつかを除去するために行われ得る。追加の処理ステップ（例えば、投入されるタバコを挽く）は、パルプ化及び／または漂白操作の有効性を高めるように投入されるタバコの表面領域を増やすために行われ得る。パルプ化の前にタバコ茎の蒸気性または水性のプレ加水分解をすることで、漂白操作に必要な化学薬品の量を削減することができる。アントラキノンは、例えば、脱リグニン中に強塩基から糖質を守ることによってより高い収率を提供するための試みにおける化学的パルプ化方法において用いられ得る。パルプ化及び脱リグニン分野において周知のその他の加工ステップは、原料投入されるタバコからのセルロース材料の形成において用いられ得る。
【００７０】
いくつかの実施形態において、水性混合物のリグニン及びキシロースは、当業界で周知の分離工程を介してパルプから分離され得、リグニンは、操作１０６において回収され得る。例えば、水は、液体から蒸解され得、より高濃度のリグニンシロップを作ることができる。ある特定の実施形態において、酸または塩基は、リグニンシロップに添加され得、リグニン塩を形成することができる。いくつかの実施形態において、群Ｉまたは群ＩＩ金属（例えば、マグネシウム、カルシウム、カリウム、等）は、リグニンシロップに添加され得、沈殿を介して固形物（例えば、水酸化カルシウム）を形成することができる。
【００７１】
いくつかの実施形態において、パルプから分離されたキシロースは、例えば、任意選択の変換及び回収工程を経て、キシロースシロップ、グリセロール、乳酸、酢酸、及びそれらの組み合わせを操作１０８において生成することができる。変換及び回収工程は、下記のブドウ糖変換及び回収工程に関する説明に類似し得るが、キシロースに由来するバイオ製品の収率は、比較的低くなり得る。その代わりに、様々な実施形態において、キシロースの変換及び回収は、第一に酢酸の形成過程において結果をもたらす。
【００７２】
タバコ由来のセルロース系糖の形成
タバコバイオマスを脱リグニンした後、例えば、図１の操作１１０で示されるように、セルロース材料は、少なくとも１つの糖化工程を経ることができる。当業界で周知の加水分解のいずれの形態も、タバコ由来のセルロース材料内の糖質を分けて糖分子成分に入れるために使用され得る。ある特定の実施形態において、弱酸及び弱塩基（または両方）の塩は、加水分解工程における水の中に溶解され得る。例えば、酸塩基触媒された加水分解もまた、使用され得る。様々な実施形態において、セルロース材料は、ブドウ糖を形成するために酵素による加水分解を経ることができる。例えば、Ｚｈａｎｇ，Ｙｉ−Ｈｅｎｇ  Ｐｅｒｃｉｖａｌらの、Ｔｏｗａｒｄ  ａｎ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ  Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ：  Ｎｏｎｃｏｍｐｌｅｘｅｄ  Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｗｉｌｅｙ  ＩｎｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．８８，Ｎｏ．７、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ３０，２００４，Ｐ．７９７−８２４に提示されたセルロースの酵素による加水分解の議論を参照されたい。概して、セルロース酵素システムは、セルロース材料を加水分解することができる。不溶性のセルロース材料は、同時に３つの工程：（ｉ）残留固相セルロース内の化学的及び物理的変化、（ｉｉ）セロビオース、水溶性セロデキストリン、及びブドウ糖を含む中間生成物を形成する固相セルロースの一次加水分解、及び（ｉｉｉ）水溶性中間体をより低い分子重量の中間体に、及び最終的にはブドウ糖を含む液相生成物に加水分解する二次加水分解、を経ることができる。したがって、タバコ由来のセルロース材料を加水分解することは、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物（すなわち、液体マッシュ）をもたらすことができる。様々な実施形態において、少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖は、ブドウ糖、キシロース、及びそれらの組み合わせを含むことができる。
【００７３】
様々な実施形態において、糖化に使用される酵素は、（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓによって製造された）Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ２を含むことができる。Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ２は、バイオマスから糖を生成する有効なセルラーゼ／ヘミセルロース酵素である。いくつかの実施形態において、糖化に使用される酵素は、食品加工向けなどのＤＳＭ  Ｆｏｏｄ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ  Ｂ．Ｖ．（Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）によって製造された酵素を含むことができる。当業界で周知のいずれのセルラーゼ／ヘミセルロース酵素は、本明細書で説明される酵素糖化工程において使用され得る。酵素による加水分解のための好ましい酵素濃度及び期間は、製造者によって概して推奨されている。様々な実施形態において、酵素濃度は、約１〜約１０重量パーセント、または約２〜約５重量パーセントの範囲となり得る。好ましい実施形態において、酵素濃度は、材料が酵素による加水分解を経る全体の約３重量パーセントとなり得る。様々な実施形態において、重要な加水分解（すなわち、セルロース原料の約５０〜約７５パーセント）は、約４８時間以内に達成され得る。
【００７４】
様々な実施形態において、残留固形物は、遠心分離、濾過、またはその他の液体／固形物分離手段を通じて液体マッシュから除去され得る。遠心分離機またはその他の類似装置は、固形物及び液体の分離を援助することができる。例えば、各々が、その全体の参照によって本明細書に組み込まれる、Ｄａｖｉｓの米国特許第５２１，１０４号、Ｓｔａｌｌｍａｎらの同第３，１６８，４７４号、Ｗｅｓｔの同第５，７１３，８２６号、及びＣｏｌｌｉｅｒの同第７，０６０，０１７号において開示された装置を参照されたい。
【００７５】
ある特定の実施形態において、分離された液体は、濃縮され得、シロップを形成することができる。例えば、蒸発器が、液体生成物を濃縮するために使用され得る。ある特定の実施形態において、機械的蒸気再圧縮（ＭＶＲ）蒸発器が、シロップの濃縮を支援することに役立つことができる。例えば、各々が、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｌａｇｕｉｌｈａｒｒｅらの米国特許第４，３０３，４６８号、Ｓｔａｒｍｅｒの同第３，３９６，０８６号、及びＯｓｔｍａｎの同第４，５３０，７３７号、及びＺｉｍｍｅｒの米国特許出願公開第２０１４／０２６２７３０号において開示された蒸発器及び工程を参照されたい。加水分解タバコ生成物に由来する濃縮シロップは、少なくとも約８０重量％のブドウ糖、少なくとも約８５重量％のブドウ糖、少なくとも約９０重量％のブドウ糖を含むことができる。ある特定の実施形態において、濃縮シロップは、約２０重量％以下のキシロース、約１５重量％以下のキシロース、約１０重量％以下のキシロース、約５重量％以下のキシロースを含むことができる。
【００７６】
様々な実施形態において、酵素は、液体生成物中のキシロースの量を減少させるために糖化工程に添加され得る。酵素は、例えば、最終糖化の前にヘミセルロースを除去することができる。様々な実施形態において、酵素は、（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．によって製造された）Ｒｈｙｚｙｍｅ（登録商標）、（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓによって製造された）Ｐｕｌｐｚｙｍｅ（登録商標）ＨＣ＆ＨＣ２５００、（Ｄｙａｄｉｃ  Ｉｎｃ．によって製造された）Ｄｙａｄｉｃ（登録商標）Ｘｙｌａｎａｓｅ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。Ｒｈｙｚｙｍｅ（登録商標）は、少量のセルラーゼ活性のみを有する、ヘミセルロースに高い特異性を有する酵素である。Ｐｕｌｐｚｙｍｅ（登録商標）ＨＣ＆ＨＣ２５００は、ヘミセルロースに非常に特異的であり、またこちらも非常に少量のセルラーゼ活性を有する酵素である。Ｄｙａｄｉｃ（登録商標）Ｘｙｌａｎａｓｅは、高いセルラーゼ活性と同様に高いキシナラーゼ活性を有することを示す酵素である。好ましい酵素濃度は、製造者によって概して推奨されている。
【００７７】
下流生成物
上記で考察されたように、本発明は、ニコチアナ種の収穫後植物のタバコ茎材料及びタバコ根材料のうちの少なくとも１つを含む、加水分解タバコ材料に由来するセルロース系糖を提供する。本発明に従い生成されたタバコ由来のセルロース系糖材料は、これらに限定するものではないが、保湿剤、酸味、風味材料、エタノール、及び他のブドウ糖由来生成物を含む様々な生成物を生成するために役立つことができる。例えば、図１に示された工程のフロー図に掲載された生成物を参照されたい。タバコ由来のブドウ糖から生成された様々な生成物が、以下により詳細に述べられている。
【００７８】
高果糖タバコシロップ
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、例えば、酵素による加水分解を経てブドウ糖を形成することができる。高果糖タバコシロップは、その後従来型の固定化されたブドウ糖イソメラーゼ（例えば、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓによって製造されたＳｗｅｅｔｚｙｍｅ（登録商標）ｔｙｐｅ  ＩＴ）を使用して生成され得る。例えば、図１の操作１１２で示されるように、この異性化は、あまり甘くないブドウ糖を、最も甘い天然糖である果糖に変換することができる。この工程からのシロップは、多くの食品用途においてスクロース（蔗糖）と競合することができる。例えば、ほぼ全ての清涼飲料水の製造業者は、スクロースより安価なため高果糖シロップを使用する。タバコ製品もまた、例えば、風味付けのために高果糖シロップを組み込むことができる。
【００７９】
ブドウ糖イソメラーゼ（Ｄ−ｇｌｕｃｏｓｅ  ｋｅｔｏｉｓｏｍｅｒａｓｅ）は、ブドウ糖から果糖への異性化を引き起こす。ブドウ糖から果糖への異性化は、ブドウ糖をピルビン酸塩に変換する解糖回路の一部である。実行方法は、アルデヒド（ヘミアセタール）ブドウ糖をケトン（ヘミアセタールとしての）果糖に異性化し、別のリン酸エステルを作る。異性化は、カルボニル炭素の隣に炭素を含むＣ−Ｈ結合の破損の容易さを活用する。次のステップにおいて、カーボン３つと４つの果糖との間の結合が、分割される。
【００８０】
例えば、Ｎｏｖｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓは、商業目的で、ビー・コアグランス（Ｂ．ｃｏａｇｕｌａｎｓ）からのブドウ糖イソメラーゼである、Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（登録商標）を開発している。ブドウ糖から果糖を生成するための商業工程は、酵素の固定化のための手順が開発されたときに実現可能となり、同じバッチの酵素が、繰り返し使用され得る。この固定化された酵素工程において、微生物が、ブドウ糖の直接の異性化を行う。このブドウ糖イソメラーゼは、主にキシロースイソメラーゼであるため、キシロースまたはキシロース含有化合物が、酵素の誘導のために添加されなければならない。
【００８１】
グリセロール
図１の操作１１４で示されるように、例えば、グリセロールは、タバコ由来のブドウ糖から生成され得る。図１の操作１０８で示されるように、例えば、グリセロールはまた、脱リグニンするタバコパルプから回収したキシロースから生成され得る。グリセロールは、様々な異なる産業及び製品において役立つことができる。例えば、食品及び飲料において、グリセロールは、保湿剤、溶剤、甘味料、及びそれらの組み合わせとして役立たせることができる。グリセロールはまた、フィラー及び／または増粘剤として、保存食の援助にも役立つことができる。グリセロールはまた、医療、薬剤、及び個人医療用製品（例えば、潤滑を提供及び／または保湿剤として）において役立つことができる。様々なタバコ生成物もまた、グリセロールを保湿剤、甘味料、溶剤、及びそれらの組み合わせの形状で組み込むことができる。
【００８２】
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酵素による加水分解を経てブドウ糖を形成することができる。糖化に使用された酵素は、例えば、（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓによって製造された）Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ３を含むことができる。Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ３は、バイオマスから糖を生成する効果的なセルラーゼ／ヘミセルロース酵素である。様々な実施形態において、酵母は、糖化工程に添加されて、グリセロールを含む加水分解タバコ生成物を生成することができる。例えば、早期発酵するパン製造業者の酵母が、使用され得る。様々な実施形態において、タバコパルプスラリー１リットル当たり約１０ｇの酵母が、使用され得、タバコパルプスラリーは、約５〜約１０％の固形物（例えば、約９％の固形物）である。栄養素及びホップ（すなわち、酵母の食べ物）は、同様に工程の補完として使用され得る。加水分解タバコ生成物及び酵母は、発酵させ、それによってグリセロールを含む発酵パルプスラリーを形成することができる。様々な実施形態において、グリセロールは、セルロース原料の少なくとも約１０重量％の平均収率で生成され得る。弱塩基アニオンは、いずれの乳酸不純物を除去するために溶液上で使用され得る。
【００８３】
様々な実施形態において、ｐＨ調整剤または緩衝剤が、糖化工程に添加されて、ｐＨを最適な範囲内で制御することができ、これは使用されるセルロース材料及び酵母によって決められ得る。例えば、ｐＨは、糖化工程中、約５〜約１０の範囲で保持され得る。例示的な物質は、金属水酸化物、金属炭酸塩、金属重炭酸塩、及びそれらの混合物を含む。特に例示的な材料は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、及び重層を含む。酵素による加水分解で利用されたｐＨ調整剤または緩衝材料の量は、様々となり得るが、典型的には約５乾燥重量パーセントまでであり、ある特定の実施形態は、約１〜約５乾燥重量パーセントの中、少なくとも約０．５乾燥重量パーセントのｐＨ調整剤／緩衝剤含有率によって特徴付けられ得る。
【００８４】
いくつかの実施形態において、低容量の亜硫酸水素塩（例えば、約２０００ｐｐｍ以下）が、アセトアルデヒドを固定して、酵母によるグリセロールの生成を増加させるために、反応を通じて周期的に添加され得る。亜硫酸水素塩は、例えば、Ｎａ２Ｓ２Ｏ５の形状となり得る。ｐＨは、酵母に耐えうるｐＨ範囲で亜硫酸水素塩濃度を安定化させるために、ｐＨコントローラ及び塩基を使用して、発酵工程中６．７〜７．３に保持され得る。
【００８５】
ソルビトール
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酸素による加水分解を経てブドウ糖を形成することができる。ある特定の実施形態において、ブドウ糖は、濃縮されシロップを形成することができる。濃縮ブドウ糖シロップは、例えば、ニッケル触媒を使用する水素化によってソルビトールに変換され得る。ソルビトールは、糖代替物として有用となり得る。ソルビトールはまた、刺激のない緩下剤として使用され得る。ソルビトールはまた、例えば、保湿剤及び／または増粘剤として、医療用途、ならびにヘルスケア、食品及び化粧品利用において有用となり得る。ソルビトールはまた、タバコ製品例えば、喫煙物品及び／または無煙たばこ製品）中の保湿剤として有用となり得る。いくつかの態様において、ソルビトールは、透明な配合物に対して非常に高い屈折率を有するため、透明ジェルを形成するために使用され得る。
【００８６】
ブドウ糖からソルビトールを生成するための多収性及び効率的な方法が、周知である。ソルビトールは、１９４２年以来Ｒａｎｅｙ（登録商標）Ｎｉｃｋｅｌを使用するバッチ水素化によって製造されている。参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｈａｎｇ，Ｊ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０１３，５２，１１８００を参照されたい。ブドウ糖のバッチ水素化に対する改良は、主としてモリブデン、クロム、及び鉄の添加といったニッケルスポンジタイプ触媒への修正となっている。ソルビトール製造に対するブドウ糖用に製造された市販触媒は、ＢＡＳＦ  Ａｃｔｉｍｅｔ（商標）Ｃ，Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ３１１１及びＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  “Ｓｐｏｎｇｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  １”を含むが、これに限定されない。これらの触媒は、典型的に約２重量パーセントのモリブデンを有する。Ｒａｎｅｙ（登録商標）Ｎｉｃｋｅｌ触媒は、その低価格により工業環境に支持を得る。しかしながら、それらは、反応環境においては、完全に安定してはいない。
【００８７】
水素化工程中、ニッケルが、生成物に与えられ、特に大容量製造の場合、または米国薬局方（ＵＳＰ）等級生成物が所望されるとき、その除去に、コストがかかる。したがって、ソルビトールの製造のための様々な支持から、ルテニウム触媒の使用に関する調査に向かう動きがある。参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｈａｎｇ，Ｊ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０１３，５２，１１８０２−１１８０４を参照されたい。しかしながら、いくつかのニッケル触媒の浸出挙動における改善及びその低価格によって、ニッケルが、ソルビトールの水素化に対するブドウ糖に関する選択肢から外されるまで、まだ時間がかかりそうである。
【００８８】
連続工程もまた、ソルビトール生成には一般的である。ブドウ糖からソルビトールを生成する典型的な連続工程は、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｃｈｏｕの米国特許第４，３２２，５６９号の主題である。前躯体が、制御された比率で、高圧で供給された水素を有して、触媒固定床上に供給され、ブドウ糖が高収率のソルビトールに水素化される。
【００８９】
参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｈａｎｇ，Ｊ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０１３，５２，１１８０５において明らかとされたように、ガス水素を使用することなくブドウ糖がソルビトールに転換され得ることが発見されている。７１．７％という高い収率及び９４．１％のソルビトール生成の選択性は、触媒としてＰｄ／Ｃを、及び還元剤としてギ酸ナトリウムを使用して達成された。ギ酸は、タバコ原材料からのレブリン酸の生成の副生成物であり、ギ酸ナトリウムは、単にその副生成物のナトリウム塩である。
【００９０】
レブリン酸
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酸素による加水分解を経てブドウ糖を形成することができる。例えば、図１の操作１１４を参照されたい。ある特定の実施形態において、ブドウ糖は、濃縮され、シロップを形成することができる。濃縮されたブドウ糖シロップは、加水分解によってレブリン酸に変換され得る。レブリン酸は、薬剤、可塑剤、及び様々なその他の添加剤の前躯体として機能することができる。将来性のあるバイオ燃料は、レブリン酸から調製され得る。様々なタバコ生成物が、レブリン酸を組み込むことができる。例えば、電子喫煙物品は、エアロゾル前躯体組成物中にレブリン酸を組み込むことができる。
【００９１】
バイオマスからレブリン酸生成のためにとられるアプローチは、４つのカテゴリー、（１）濃酸／低温加水分解、（２）希酸／高温加水分解、（３）連続工程、及び（４）２つのステップの連続工程、に大まかにグループ分けされ得る。
【００９２】
参照によって本明細書に組み込まれる、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，Ｃｏｌｌ．Ｖｏｌ．１，ｐ．３３５（１９４１）において説明された、Ｍｃｋｅｎｚｉｅの有機合成反応が、濃酸／低温加水分解の実施例を提供する。この種類の加水分解は、フミン質の広範囲な生成、大変な試案、低収率、及びその高い酸性排水流から環境に優しくないといった多くの欠点を有する。
【００９３】
レブリン酸を生成するための第２期のバイオマス加水分解は、希酸／高温加水分解反応であった。これらは、その高温条件のため圧力容器内で実行される。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｇｉｒｓｕｔａ，Ｂ，Ｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  Ａｃｉｄ  ｆｒｏｍ  Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ  Ｂｉｏｍａｓｓ，Ｔｈｅｓｉｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｒｏｎｉｎｇｅｎ，２００７において、目次４６のレブリン酸のための酸触媒バッチ生成方法が、閲覧され得る。これらの方法の３４が、高温（１００℃以上）及び低酸濃度に用いられる。
【００９４】
連続工程は、ここしばらくの間レブリン酸の工業製造のための選択肢となってきている。連続工程の前は、高温加水分解を、管状炉を通して連続して行っていた。さらに最近の製造計画では、反応押出機を使用して、酸性スラリーの温度を上げ、加水分解反応をより制御された方法で発生させている。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｇｈｏｒｐａｄｅらの米国特許第５，８５９，２６３号を参照されたい。
【００９５】
バイオマス加水分解及びレブリン酸生成の工程を構成する化学反応のより深い分析は、レブリン酸の生成から糖質加水分解ステップを分離することが有益となり得るということを明らかとする。比較的高温（例えば、約２１０℃）で短期間（例えば、約１２秒）さらされたバイオマスは、高い収率でヘキソース及びペントースに加水分解された。ペントース反応生成物の連続除去及び反応条件（例えば、約１９０℃で約２０分）の調整は、ヘキソースからレブリン酸の最適生成を提供することができる。
【００９６】
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎでの研究が、工業規模のレブリン酸生成に別の有望な将来性を提供する。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｄｕｍｅｓｉｃの米国特許第８，３８９，７４９号を参照されたい。レブリン酸生成から糖に対するバイオマス加水分解を分離するだけでなく、水性の加水分解環境から中間のヒドロキシメチルフルフラールを連続して分離することが有益であるということが認識された。このことは、ヒドロキシメチルフルフラールが有機溶剤（２−ｓｅｃブチルフェノール）に連続して抽出され、別の２相反応容器に移送されて、ヒドロキシメチルフルフラールからレブリン酸反応条件が最適化され、反応生成物が連続して除去される、２相反応器設計によって成就された。ガンマバレロラクトンなどの代替溶剤もまた、この工程に対してより環境的に受容可能な反応媒体として、調査されている。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ａｌｏｎｓｏ，Ｄ，Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｓｃｉ．，２０１３，６，７６−８０を参照されたい。
【００９７】
乳酸
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酵素による加水分解を経て、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物（すなわち、液体マッシュ）を形成することができる。例えば、図１の操作１１４で示されるように、工程は、残留固形物と液体を分離することと、高たんぱく質媒体を液体に添加することと、液体及び高たんぱく質媒体を発酵させ、乳酸を含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む。例えば、図１の操作１０８で示されるように、乳酸はまた、キシロースの変換及び回収工程から生成され得る。
【００９８】
乳酸発酵は、乳酸菌によって実行され、ブドウ糖、スクロース、ガラクトースなどの単糖質を乳酸に変換する。乳酸菌（ＬＡＢ）（またラクトバチルス目と称される）は、５３モル％Ｇ＋Ｃ（グアニン＋シトシン）以下のＤＮＡ塩基組成物を有する、グラム陽性、非胞子形成球菌、球桿菌、桿菌の派生である。それらは、略非呼吸性であり、カタラーゼを欠く。それらは、ブドウ糖を主に乳酸に、または乳酸ＣＯ２、及びエタノールに発酵させる。ホモ乳酸発酵において、ブドウ糖の１つの分子は、最終的には２つの乳酸の分子に変換される。ヘテロ乳酸発酵において、二酸化炭素及びエタノールは、ホスホキナーゼ経路と呼ばれる工程において、乳酸への添加で生成される。多くのバクテリア属が乳酸を発酵の１次または２次最終生成物として生成するが、用語「乳酸菌」は、従来、乳酸連鎖球菌、エンテロコッカス、オエノシアニン、テトラゲノコッカス、バゴコッカス（Ｖａｇｏｃｏｃｃｕｓ）、及びウェイセラ（Ｗｅｉｓｅｌｌａ）に加えて、ラクトバチルス、ロイコノストック、ペディオコッカス、ラクトコッカス、及びストレプトコッカスを含む、ラクトバチルス目の属のためのものである。例えば、２つの一般的な乳酸発酵の用途は、ヨーグルト及びザウアークラウトの製造である。
【００９９】
乳酸は、生分解性高分子として多くの用途を有する、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を生成するためのモノマーとして有用となり得る。無煙タバコ製品は、例えば、タバコ組成物を収容する外装パウチを形成するために有用な材料中にタバコ由来のＰＬＡを組み込むことができる。例えば、喫煙物品は、タバコ由来のＰＬＡをフィルターに組み込むことができる。タバコ生成物はまた、保存料、硬化剤、及び／または香料添加剤として、タバコ組成物及びエアロゾル前躯体組成物中に乳酸を含むことができる。乳酸はまた、普段は不溶性の活性原料から水溶性の乳酸塩を生成するために製薬技術において使用され得る。乳酸は、その殺菌性及び角質溶解特性のため、局所用調製及び酸性度を調整するため化粧品でも有用となり得る。乳酸は、食料保存料、硬化剤、及び香料添加材として有用となり得る。乳酸はまた、石鹸カス剥離剤及び抗菌剤として、合成洗剤において有用となり得る。重炭酸アンモニウムと組み合わせた乳酸は、Ｌｕｒｅｘ（登録商標）ブランドの蚊用誘引剤において使用される。概して、乳酸は、多くの異なる生成物において比較的環境を破壊しない天然原料として都合が良い。
【０１００】
エタノール
上記で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酵素による加水分解を経て、残留固形物及び少なくとも１つのタバコ由来のセルロース系糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物（すなわち、液体マッシュ）を形成することができる。例えば、図１の操作１１４で示されるように、工程は、残留固形物と液体を分離することと、酵母を液体に添加することと、液体及び酵母を発酵させ、エタノールを含む発酵生成物を形成することと、をさらに含む。
【０１０１】
エタノール（またはエチルアルコールと称される）は、アルコール飲料中に見られるアルコールの主たる種類である。エタノールはまた、例えば、溶剤、消毒剤、燃料、及び近代の温度計内の能動型流体として有用となり得る。工業用原料または溶剤として使用されるエタノールは、エチレンの酸触媒水和からよく作られる。アルコール飲料で使用されるエタノール及び燃料として使用されるエタノールの大部分は、発酵によって生成される。
【０１０２】
エタノール発酵に関して、ある特定の種類の酵母（例えば、サッカロマイセス・セレヴィシエ）が酸素を低下させた状態で糖（例えば、ブドウ糖）を代謝するとき、エタノール及び二酸化炭素を生成する。この工程は、例えば、約３５〜４０℃で実行され得る。酵母へのエタノールの毒性は、醸造によって得られるエタノール濃度を制限することができる。したがって、アルコール添加または蒸留工程は、より高いエタノール濃度を得るために使用され得る。
【０１０３】
上記で考察されたように、セルロース関連の材料（例えば、タバコ植物の根及び／または柄）は、ヘミセルロースを含む、その他の多糖を典型的に含有する。ヘミセルロースの加水分解は、キシロースなどの五炭糖を提供する。エタノール生成に最も一般的に使用される酵母である、Ｓ．セレヴィシエは、キシロースを代謝することができない。したがって、ある特定の実施形態において、加水分解生成物中のキシロース濃度は、エタノール発酵工程を経る前に、酵素による処理を介して低減され得る。
【０１０４】
タバコ生成物におけるタバコ由来のセルロール系糖材料の使用
上記で説明されたように、本発明に従い生成されたセルロース系糖材料は、これらに限定するものではないが、保湿剤、フィラー、風味材料、及び様々な酸を含む、タバコブドウ糖に由来する様々な生成物を生成することに有用となり得る。本発明の工程に従い生成されたセルロース系糖材料及びその他の下流生成物は、例えばタバコ生成物に組み込まれた成分として有用となり得る。本発明の材料が添加されたタバコ生成物は、様々となり得、タバコまたはそのいくつかの成分を生成物の使用者へ届けるように構成されまた適合された、いずれの生成物も含むことができる。例示的なタバコ生成物は、喫煙物品（例えば、紙巻タバコ）、無煙たばこ生成物、及び使用中に燃えない、タバコ材料またはその他の植物材料を含有するエアロゾル生成装置を含む。
【０１０５】
様々な実施形態において、セルロース系糖材料、特にタバコブドウ糖、に由来する生成物は、風味材料、フィラー、及び／または喫煙可能なフィラー材料内の保湿剤の形状で、喫煙物品内に組み込まれ得る。いくつかの実施形態において、本発明のセルロース系糖材料に由来する乳酸は、ポリ乳酸を生成するために使用され得、これは、例えば、喫煙物品中のフィルターを含む、濾過製品に有用となり得る。
【０１０６】
図２を参照すると、本発明のセルロース系糖材料に由来する生成物を含有することができる、紙巻タバコの形状で、喫煙物品のある特定の代表的な成分を保有する喫煙物品１０が示される。紙巻タバコ１０は、外接する包装材料１６に組み込みされる喫煙可能なフィラー材料（例えば、約０．３〜約１．０ｇのタバコ材料などの喫煙可能なフィラー材料）の装入物またはロールの略円筒状ロッド１２を含む。ロッド１２は、従来「タバコロッド」と称される。タバコロッド１２の末端は、喫煙可能なフィラー材料を露出するように開いている。紙巻タバコ１０は、包装材料１６に適用される１つの任意選択の帯２２（例えば、デンプン、エチルセルロース、またはアルギン酸ナトリウムなどのフィルム形成剤を含むプリントコーティング）を有するとして示され、その帯は、紙巻タバコの長手方向軸に対して垂直方向に紙巻タバコに外接している。この帯２２は、包装材料の内面（例えば、喫煙可能なフィラー材料に面する）またはあまり好ましくないが、包装材料の外面に印刷することができる。
【０１０７】
タバコロッド１２の一端には、点火端１８があり、口端２０には、フィルター要素２６が位置付けられる。フィルター要素２６は、フィルター要素及びタバコロッドが末端間関係で軸方向に整列し、好ましくは互いに当接するように、タバコロッド１２の一端に隣接して位置付けられる。フィルター要素２６は、略円筒形状を有してもよく、その直径は、タバコロッドの直径に本質的に等しくてもよい。フィルター要素２６の末端は、そこを通した空気及び煙の通過を許す。プラグ包装２８は、フィルター要素を包み、チップ材料（図示せず）が、プラグ包装及びロッド１２の包装材料１６の外側の一部を包み、それによってロッドをフィルター要素２６に固定する。
【０１０８】
本発明のフィルター要素は、多数の長手方向に延在するセグメントを典型的に備える。各セグメントは様々な特性を有することができ、微粒子物質及び／または気相化合物の濾過または吸着が可能な様々な材料を含み得る。典型的に、本発明のフィルター要素は、２〜６セグメント、しばしば２〜４セグメントを含む。１つの好ましい実施形態において、フィルター要素は、口端セグメント、タバコ端セグメント、及びそれらの間のコンパートメントを含む。このフィルター配置は、時に「コンパートメントフィルター」または「プラグ／スペース／プラグ」フィルターと称される。コンパートメントは、以下で詳細に説明されるように、２つ以上のコンパートメントに分けられ得る。
【０１０９】
様々な実施形態において、フィラー要素は、活性炭材料の形状で吸着剤を含むことができ、活性炭は、フィラー要素に組み込まれた主流煙の少なくとも１つの気相成分を除去することができる。ある特定の実施形態において、フィラー要素２６は、チッピング紙（図示せず）及びプラグ包装２８を通り延在する通気孔３０を含み、それ故、主流煙の空気希釈を提供することができる。通気孔３０は、フィルター要素２６周りを周方向に延在するミシン目の単線として構成され得、またはいくつかのミシン目の線を含み得る。理解されるように、通気孔３０の正確な数及び大きさは、所望される空気希釈のレベルによって様々となる。
【０１１０】
様々な実施形態において、セルロース系糖材料、特にタバコブドウ糖、に由来する生成物が、風味材料、フィラー、及び／または無煙タバコ配合物中の保湿剤の形状で、無煙タバコ製品に組み込まれ得る。いくつかの実施形態において、本発明のセルロース系糖材料に由来する乳酸が、ポリ乳酸の生成に使用され得、これは、例えば、パウチされた製品に有用な不織布を含む、不織布製品に有用となり得る。
【０１１１】
本発明の無煙タバコ製品の形状は、様々となり得る。１つの特定の実施形態において、製品は、微粒子のタバコ材料及びスヌースタイプ製品の形状で、微粒子のタバコ材料もしくは風味材料、フィラー、及び／またはタバコブドウ糖に由来する保湿剤を含有する。スヌースタイプタバコ配合物を考案するための様式及び方法は、スヌースタバコ製品製造の当業者には明らかである。例えば、図３で示されるように、例示的なパウチされた製品３００は、経口使用に適した微粒子の混合物３１５を含有するパウチの形状の外部透水性容器３２０を備える。本明細書に示される、外部透水性パウチの方向性、大きさ、及びタイプならびに経口使用に適した組成物のタイプ及び特質は、それらに限定すると見なされるものではない。
【０１１２】
様々な実施形態において、透湿性小包またはパウチは、その中の組成物を使用するための容器としての役割をする。図３に示された実施形態におけるパウチ容器３２０などの、小包またはパウチの組成物／構造は、本明細書に記されるように様々となり得る。例えば、本発明に従い改良され得る、無煙タバコ製品の製造に使用される種類の、好適な小包、パウチまたは容器は、商号、ＣａｔｃｈＤｒｙ、Ｅｔｔａｎ、Ｇｅｎｅｒａｌ、Ｇｒａｎｉｔ、Ｇｏｔｅｂｏｒｇｓ  Ｒａｐｅ、Ｇｒｏｖｓｎｕｓ  Ｗｈｉｔｅ、Ｍｅｔｒｏｐｏｌ  Ｋａｋｔｕｓ、Ｍｏｃｃａ  Ａｎｉｓ、  Ｍｏｃｃａ  Ｍｉｎｔ、  Ｍｏｃｃａ  Ｗｉｎｔｅｒｇｒｅｅｎ、Ｋｉｃｋｓ、Ｐｒｏｂｅ、Ｐｒｉｎｃｅ、Ｓｋｒｕｆ、及びＴｒｅＡｎｋｒａｒｅのもとで利用可能である。本明細書で説明されるパウチされた製品の様々な実施形態に類似の状態及び形状のパウチタイプ製品は、（Ｎｉｃｏｎｏｖｕｍ  ＡＢによって流通される）ＺＯＮＮＩＣとして市販されている。加えて、パウチタイプ製品は、参照によって本明細書に組み込まれる、ＡｘｅｌｓｓｏｎらのＰＣＴ  ＷＯ２００７／１０４５７３の実施例１における嗅ぎタバコバッグ組成物Ｅ−Ｊとして記載されるパウチ製品の様々な実施形態に状態及び形状が略類似し、これは本明細書で説明されるパウチ製品の製造に使用され得る添加剤原料及び加工条件を使用して製造される。
【０１１３】
各パウチ内に含有される材料の量は、様々となり得る。より小さな実施形態において、各パウチ内の材料の乾燥重量は、少なくとも約５０ｍｇ〜約１５０ｍｇである。より大きな実施形態について、各パウチ内の材料の乾燥重量は、好ましくは約３００ｍｇ〜約５００ｍｇを超えない。各パウチ内の材料は、タバコ原料から生成されたブドウ糖に由来する風味材料、フィラー、及び／または保湿剤を含むことができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、各パウチ／容器は、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｈｏｌｔｏｎ，Ｊｒ．らの米国特許第７，８６１，７２８号においてより詳細に説明されるように、風味剤部材がその中に配置され得る。風味材部材は、上記で考察されたように、タバコブドウ糖に由来する風味材料を含むことができる。所望されれば、その他の成分が、各パウチ内に含有されることもできる。例えば、少なくとも１つの風味付けされた一片の、一切れの、または一枚の風味付けされた水分散性または水溶性材料（例えば、気分転換用可食性フィルムタイプの材料）が、少なくとも１つのカプセルと共に、またはカプセル無しで各パウチ内に配置され得る。そのような数片またはシートは、パウチ内に組み込まれやすくなるように折り畳まれ、または丸められ得る。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｓｃｏｔｔらの米国特許第６，８８７，３０７号、Ｌｅｕｎｇらの同第６，９２３，９８１号、及びＴｈｅ  ＥＦＳＡ  Ｊｏｕｒｎａｌ（２００４）  ８５，１−３２に記載の材料及び技術の種類を参照されたい。
【０１１５】
様々な実施形態において、外部透水性パウチは、タバコブドウ糖に由来する乳酸から生成されたＰＬＡを含む。スヌースタイプの製品及びその部品の様々な成分の記載はまた、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｌｕｎｄｉｎらの米国特許出願公開第２００４／０１１８４２２に記載される。また、例えば、各々が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｌｉｎｄｅｎの米国特許第４，６０７，４７９号、Ｎｉｅｌｓｅｎの同第４，６３１，８９９号、Ｗｙｄｉｃｋらの同第５，３４６，７３４号、及びＤｅｒｒの同第６，１６２，５１６号、ならびにＨａｎｓｓｏｎらの米国特許公開第２００５／００６１３３９号を参照されたい。また、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｋｊｅｒｓｔａｄの米国特許第５，１６７，２４４号に記載のパウチの種類を参照されたい。スヌースタイプの製品は、Ｍｅｒｚ  Ｖｅｒｐａｃｋｕｎｇｍａｓｃｈｉｎｅｎ  ＧｍＢＨからＳＢ５１−１／Ｔ、ＳＢＬ５０、及びＳＢ５３−２／Ｔとして市販されるような装置を使用して製造され得る。スヌースパウチは、個別のパウチとして提供され得、または複数のパウチ（例えば、２、４、５、１０、１２、１５、２０、２５、または３０のパウチ）は、単体のパウチまたは個別の部分が一体型ストランドまたはマトリクス状のパウチから使用の際、容易に取り外され得るように、（例えば、末端間方法で）共に接続またはリンクされ得る。
【０１１６】
本発明は、スヌースタイプの無煙タバコ製品に限定するものではない。例えば、タバコブドウ糖に由来するタバコ材料、ならびに風味材料、フィラー及び／または保湿剤はまた、ばらの湿性嗅ぎタバコ、ばらの乾燥嗅ぎタバコ、噛みタバコ、ペレット化したタバコ片、押出タバコ数片または数個、微粉化したまたは挽かれた粉状片及び成分の塊、（例えば、流動床でタバコ配合物成分を塊にすることによって形成され得る）フレーク状片、（例えば、コイン、シリンダー、マメ、立方体、等の一般的な形状で形成される）成形タバコ片、タバコ含有ガム片、タバコ片及び／またはタバコ抽出物と結合した食用材料の混合物を組み込む生成物、固形の非食用基材によって運ばれた（例えば、タバコ抽出物の形状の）タバコを組み込む生成物、等の様々な無煙タバコ形状へ組み込まれ得る。例えば、無煙たばこ製品は、圧縮されたタバコペレット、複層押出片、押出もしくは成形ロッドまたは棒、異なる種類のタバコ配合物によって包囲された１つの種類のタバコ配合物を有する組成物、テープ状フィルムの巻物、容易な水溶解性または水分散性のフィルムまたは帯板（例えば、Ｃｈａｎらの米国特許出願公開第２００６／０１９８８７３号を参照されたい）、または外側シェル（例えば、実際に透明、無色、半透明または濃く着色され得る、しなやかなまたは硬い外側シェル）を保有するカプセル状材料及びタバコまたはタバコ風味（例えば、いくつかの形態のタバコに組み込むニュートン流体チキソトロピー流体）を保有する内部領域の形態を有することができる。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、本発明の無煙タバコ製品は、トローチ剤、錠剤、マイクロタブ、またはその他の錠剤タイプの製品の形態を有することができる。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｓｈａｗの米国特許第４，９６７，７７３号、Ａｃｈａｒｙａの同第５，１１０，６０５号、Ｄａｍの同第５，７３３，５７４号、Ｓａｎｔｕｓの同第６，２８０，７６１号、Ａｎｄｅｒｓｓｏｎらの同第６，６７６，９５９号、Ｗｉｌｈｅｌｍｓｅｎの同第６，２４８，７６０号、及び同第７，３７４，７７９号、Ｗｉｌｈｅｌｍｓｅｎの米国特許公開第２００１／００１６５９３号、Ｌｉｕらの同第２００４／０１０１５４３号、Ｍｃｎｅｉｇｈｔの同第２００６／０１２０９７４、Ｃｈａｕらの同第２００８／００２００５０号、Ｇｉｎらの同第２００９／００８１２９１号、Ａｘｅｌｓｓｏｎらの同第２０１０／０００４２９４号に記載のトローチ剤配合物の種類及びトローチ剤を考案または製造するための技術を参照されたい。
【０１１８】
加工されている無煙タバコ製品の種類によって、タバコ製品は、タバコ材料及びタバコブドウ糖に由来する風味材料、フィラー、及び／または保湿剤に加えて、１つ以上の追加成分を含むことができる。例えば、タバコ材料及びタバコブドウ糖に由来する風味材料、フィラー、及び／または保湿剤は、他のタバコ材料、または風味材料、フィラー、結合剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、塩、甘味料、着色剤、崩壊補助剤、保湿剤、及び保存料（そのいずれもカプセル化された原料となり得る）などの、他の材料または原料と共に加工、ブレンド、策定、結合、及び混合され得る。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｍｕａらの米国特許公開第２０１１／０３１５１５４号、及びＨｏｌｔｏｎ，Ｊｒ．らの同第２００７／００６２５４９号、ならびにＨｏｌｔｏｎ，Ｊｒ．らの米国特許第７，８６１，７２８号に記載の代表的な成分、成分の組み合わせ、タバコに対するこれらの成分及び原料の相対量、及びこれらの成分を用いるための様式及び方法を参照されたい。
【０１１９】
様々な実施形態において、セルロース系糖材料、特にタバコブドウ糖、に由来する生成物は、電子喫煙物品中の風味材料、フィラー、及び／または保湿剤の形状で無煙タバコ製品内に組み込まれ得る。電気エネルギーを利用して揮発性材料を蒸発または加熱する、またはタバコを高い温度で燃やすことなく紙巻タバコ、葉巻、またはパイプを喫煙する興奮を提供することを試みる、多くの喫煙製品、風味発生器、及び薬用吸入器が提案されている。例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらの米国特許第７，７２６，３２０号、Ｇｒｉｆｆｉｔｈ  Ｊｒ．らの米国特許公開第２０１３／０２５５７０２号、Ｓｅｂａｓｔｉａｎらの同第２０１４／００００６３８号、Ｃｏｌｌｅｔｔらの同第２０１４／００６０５５４号、Ｓｅａｒｓらの同第２０１４／００９６７８１号、Ａｍｐｏｌｉｎｉらの同第２０１４／００９６７８２号、及び２０１３年８月２８日に出願された、Ｄａｖｉｓらの米国特許出願公開第１４／０１１，９９２号において説明された背景に記載の様々な代替的な喫煙物品、エアロゾル送出装置、及び発熱源を参照されたい。
【０１２０】
電子喫煙物品２００の例示的な実施形態が、図４に示される。その中に示されるように、制御体２０２は、制御構成要素２０６、流量センサー２０８、電池２１０、及びＬＥＤ２１２を含むことができる制御体シェル２０１から形成され得る。カートリッジ２０４は、収容ハウジング内に保管されたエアロゾル前躯体組成物をヒーター２３４に流すまたは輸送するように適合された液体輸送要素２３６と流体連通する、収容ハウジング２４４を囲むカートリッジシェル２０３から形成され得る。開口部２２８は、カートリッジシェル２０３内に提示され得、形成されたエアロゾルをカートリッジ２０４から排出させる。このような構成要素が、カートリッジ内に提示され得る構成要素の代表例であるが、本開示によって網羅されるカードリッジ構成要素の範囲を限定することを意図するものではない。カートリッジ２０４は、制御体突出部２２４とカートリッジ雌端子２４０との間の圧入係合を通じて制御体２０２と係合するように適合されてもよい。かかる係合は、制御体２０２とカートリッジ２０４との間の安定した接続を促進し得るだけでなく、制御体中の電池２１０及び制御構成要素２０６とカートリッジ中の加熱器２３４との間の電気接続も確立し得る。カートリッジ２０４はまた、ＩＣ、メモリ構成要素、センサー、等を含み得る、１つ以上の電子構成要素２５０を含み得る。電子構成要素２５０は、制御構成要素２０６と通信するように適合され得る。本開示に従う電子喫煙装置の様々な構成要素は、当業者に説明される構成要素から選ばれることができ、市販され得る。
【０１２１】
様々な実施形態において、エアロゾル前躯体組成物は、タバコ由来のセルロース系糖、またはブドウ糖、ブドウ糖シロップ、高果糖タバコシロップ、グリセロール、乳酸、レブリン酸、ソルビトール、及びそれらの組み合わせから選択されたタバコ由来の糖の下流生成物を含むことができる。本開示に従い使用され得るエアロゾル前躯体材料のための例示的な配合物は、その開示が、その全体の参照によって本明細書に組み込まれる、Ｒｏｂｉｎｓｏｎらの米国特許第７，２１７，３２０号、Ｚｈｅｎｇらの米国特許公開第２０１３／０００８４５７号、Ｃｈｏｎｇらの同第２０１３／０２１３４１７号、Ｃｏｌｌｅｔｔらの同第２０１４／００６０５５４号、及びＳｅｂａｓｔｉａｎらの同２０１４／００００６３８号において説明される。本明細書で説明されたセルロース系糖及びそれらの下流生成物を組み込むことができるその他のエアロゾル前躯体は、Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｖａｐｏｒ  ＣｏｍｐａｎｙによるＶＵＳＥ（登録商標）製品、Ｌｏｒｉｌｌａｒｄ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによるＢＬＵ（商標）製品、Ｍｉｓｔｉｃ  ＥｃｉｇｓによるＭＩＳＴＩＣ  ＭＥＮＴＨＯＬ製品、及びＣＮ  Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｌｔｄ．によるＶＹＰＥ製品に組み込まれているエアロゾル前躯体を含む。また望ましいものに、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｒｅｅｋ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ  ＬＬＣから市販されている電子紙巻タバコのいわゆる「スモークジュース」がある。
【実施例】
【０１２２】
実験
本発明の態様は、以下の実施例によってより完全に説明され、本発明のある特定の態様を例解するように記載されるが、それを限定すると見なされるものではない。
【０１２３】
実施例１
ブドウ糖は、タバコ原料から生成される。３回の脱リグニン及び糖化が、実行される。各回は、大まかな作業容量が約６０ガロンの、脱リグニン用ドラフトチューブタンクにおける２度の脱リグニンのためにタバコ茎バイオマスを磨り潰すこと（機械パルプ化）から成る。１４キログラム（乾燥重量）のタバコ茎が、各脱リグニンで使用される。タバコ茎バイオマスを磨り潰した後、１０ｋｇの脱リグニンされたパルプが、各脱リグニンで残る。
【０１２４】
脱リグニンされたパルプは、その後濯がれ、脱水され、再度濯がれる。ｐＨは４．８に調整され、その後パルプは、再度脱水され、酵素糖化の準備ができたパルプが得られる。２回の糖化添加が、乾燥重量基準で５％の固形物及び５％の酵素の投入レベルで始まり、実行される。２４時間の運転後、第２のパルプの添加が、マッシュに添加され、さらに２４時間運転される。
【０１２５】
残留固形物は、マッシュから除去され、液体が濃縮のため蒸発器に移動される。結果として得られる濃縮ブドウ糖シロップは、８４．４重量％のブドウ糖及び１５．６重量％のキシロース組成の糖を有する。
【０１２６】
実施例２
キシロース濃度が低減したブドウ糖シロップが、タバコ原料から生成される。上記実施例１において説明された工程が続き、ブドウ糖シロップを生成する。ただ一方で、シロップからキシロースを消滅させるために、キシラナーゼが、使用され最終糖化前にヘミセルロースを除去する。３つの異なる種類のキシラナーゼ酵素（Ｒｈｙｚｙｍｅ（登録商標）ＨＣ＆ＨＣ２５００、Ｄｙａｄｉｃ（登録商標）Ｘｙｌａｎａｓｅ、及びそれらの組み合わせ）が、使用される。
【０１２７】
Ｐｕｌｐｚｙｍｅ（登録商標）ＨＣ  ＆  ＨＣ  ２５００は、キシロースを取り除き、ブドウ糖を取り除くことはない、唯一の酵素である。しかしながら、キシロースの除去量は、所望よりも低い。別のキシラナーゼ酵素の添加で、良好なヘミセルロースの加水分解を示したが、同量のセルロースの加水分解を行う。ただ、キシラナーゼの組み合わせは、このステップでいまだ存在するヘミセルロースの半分の除去を可能とし、ブドウ糖シロップ中のキシロースを約５０％低減させたが、消滅させられなかった。
【０１２８】
実施例３
高果糖タバコシロップは、市販の固定化されたブドウ糖イソメラーゼ（またＳｗｅｅｔｚｙｍｅタイプＩＴ（登録商標）と称される）を使用して生成される。実験は、５５℃、最初のタバコブドウ糖濃度が１３％で行われる。酵素（４５ｇ）は、４Ｌのブドウ糖含有トリス緩衝剤媒体（ｐＨ７．５）へ添加する前に水和される。果糖生成は、およそ０．５ｇｇ−１である。最終的なブドウ糖及び果糖濃度は、それぞれ２７５ｇ／Ｌ及び２２５ｇ／Ｌである。この反応は、実験データとモデル予測との間の良好な一致を示す。（Ｇａｉｌｙ，Ｍ．Ｈ．らの、Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｒｕｃｔｏｓｅ  ｆｒｏｍ  ｈｉｇｈｌｙ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  ｄａｔｅ  ｅｘｔｒａｃｔｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１３）。
【０１２９】
実施例４
グリセロールは、タバコ原料から生成される。タバコ茎バイオマスは、大まかな作業容量が約６０ガロンの、脱リグニン用ドラフトチューブタンクにおける脱リグニンのために磨り潰される（機械パルプ化）。脱リグニンされたパルプは、その後濯がれ、脱水され、再度濯がれる。ｐＨは４．８に調整され、その後パルプは、再度脱水され、酵素糖化の準備ができたパルプが得られる。（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓによって製造された）Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ３酵素の濃い投入量（３重量％）を使用する脱リグニンされたタバコパルプの糖化は、グリセロール生成のためのタバコブドウ糖を提供する。
【０１３０】
タバコパルプスラリー（９パーセント固形物）は、１０ｇ／Ｌの早期発酵のパン製造業者の酵母を添加する前に２４時間加水分解される。栄養素及びホップが、同様に媒体を補完する。Ｎａ２Ｓ２Ｏ５の形状の低容量の亜硫酸水素塩（２０００ｐｐｍ）が、アセトアルデヒドを固定して、酵母によるグリセロールの生成を増加させるために、反応を通じて周期的に添加され得る。ｐＨは、酵母に耐えうるｐＨ範囲で亜硫酸水素塩濃度を安定化させるために、ｐＨコントローラ及びＡｍＯＨ２を使用して６．７〜７．３に保持される。１００ｇ以上のグリセロールは、パルプの重量に基づき１３％の平均収率で生成される。弱塩基アニオンは、いずれの乳酸不純物を除去するために溶液上で使用され得る。
【０１３１】
実施例５
ソルビトールは、タバコ由来のブドウ糖から生成される。上記実施例１において説明された工程が続き、ブドウ糖シロップを生成する。Ｇａｌｌｅｚｏｔ，Ｐ．，Ｊ．Ｃａｔａｌ．１４６（１９９４）９３及びＨｏｆｆｅｒ，Ｂ．Ｗ．，Ｔｕｎｉｎｇ  Ｒａｎｅｙ−ｔｙｐｅ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  Ｎｉ  Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｄｅｌｆｔ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｌｆｔ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，２００３によって概要が述べられた条件は、タバコ由来のブドウ糖からソルビトールへの還元を設計することへと続いた。触媒タイプ、前躯体濃度、Ｈ２圧力、反応温度、及びパージ循環などの重要なパラメーターは、反応への使用のために適合される。
【０１３２】
具体的に、我々の方法におけるタバコブドウ糖からソルビトールへの還元が、以下に続く。タバコ由来のブドウ糖（ブリックス３４．９およそ１００ｇ、０．５５Ｍ）がＨ２Ｏ中に存在し、２５０ｍＬの溶液容量を与える。ｐＨは、０．１Ｍの酢酸を有して６．５に調整され、Ｍｏ合金化されたＲａｎｅｙ  Ｎｉｃｋｅｌ（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ３２０２、３ｇ）が、溶液に添加される。反応混合物は、熱電対制御されたヒーティングマントル及びＰａｒｒ振動水素化機器から適合されたパージシステムを備えた、６００ｍｌステンレス鋼製Ｐａｒｒ撹拌オートクレーブに設置される。反応容器は、３回の真空排気／Ｈ２充填サイクルに露出され、システムから酸素をパージする。パージシステムは、停止され、水素が８００ｐｓｉｇ（５．５ｍＰａ）の圧力で添加される。撹拌が始まり（１０００ｒｐｍ）、反応は急速に１２０℃まで加熱される。反応は、水素圧力レベルが、２．５時間にわたり５８０ｐｓｉ（４ｍＰａ）から８００ｐｓｉへ３回戻ることを要求し、この時間までにＨ２アップテークは終了している。反応容器は、水槽内で２５℃まで急速に冷却され、Ｈ２圧力は、慎重に開放される。容器は、真空パージされ溶液中に溶解するＨ２の量を減少させる。オートクレーブは開かれ、磁気Ｒａｎｅｙ  Ｎｉｃｋｅｌは、強力磁石を有するオートクレーブの下半分の底部で保持され、反応溶液は、三角フラスコに静かに移される。触媒は、Ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ  Ｈ２Ｏで洗浄され、洗浄液は、生成物と結合される。触媒は、水中で浸されたままである。水性溶液は、溶解されたじょうご上のＣｅｌｉｔｅのパッドを通して真空濾過され、いずれの非磁気ニッケル粒子も除去する。
【０１３３】
反応は、２回繰り返され、触媒洗浄構成の性質のため、最終溶液は、わずかに異なる容積、そのため異なるソルビトール濃度を有する。ＨＰＬＣ分析は、運転１が１５０ｇ／Ｌのソルビトール濃度を有し、運転２が１７３ｇ／Ｌのソルビトール濃度を有することを示した。その結果得られた溶液は、透明及び白色である。
【０１３４】
実施例６
レブリン酸は、タバコバイオマスから生成される。上記実施例１において説明された工程が続き、タバコ原料からブドウ糖シロップを生成する。参照によって本明細書に組み込まれる、Ｄｕ，Ｘ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２０１１，１２３，７９６１−７９６５及びＲｕｎｇｅ，Ｔ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０１２，５１，３２６５−３２７０によって概略が述べられた条件は、レブリン酸合成の加水分解部分のために適合された。現代の文献のほとんどは、レブリン酸をその他の反応のための原料として使用するため、現代の文献においてわずかの単離手順しかない。参照によって本明細書に組み込まれる、Ｅｄｗａｒｄｓの米国特許第４，６１２，３９１号は、酸性及び塩基性溶液が、有機溶剤で抽出され、生成物を浄化するという工程を説明する。この工程は、その中で提案された環境面で望ましくない塩化溶剤に代わり、代替の酢酸エチルによって適合される。
【０１３５】
レブリン酸サンプルは、以下のように生成される。ブドウ糖（４４．６ｇ、０．２４８Ｍｏｌｅｓ）は０．５Ｍ  Ｈ２ＳＯ４（２３０ｍＬ）に溶かされ、５００ｍＬ  Ｔｅｆｌｏｎ  ｌｉｎｅｄ  ｌつのステンレス鋼製撹拌オートクレーブへ投入される。オートクレーブは急速に（およそ３０分）１７０℃まで加熱され、目標温度に達すると４５分間勢いよく撹拌される。マントルは、除去され、オートクレーブは、水槽の中で急速に冷却される。装置が４０℃に達するとき、リングスタンドに設置され、上部が除去される。反応混合物は、５００ｍＬの三角フラスコに注がれ、生成所へ移送される。この時点でのＨＰＬＣ分析は、１５〜１６ｇ／Ｌのレブリン酸濃度を与える。酸性溶液は、Ｈ２ＳＯ４及び不溶性フミン類の除去のためのＣａＯ（５ｇ）の添加によってｐＨ１となる。結果として得られるＣａＳＯ４は、濾過され、ＤＩ  Ｈ２Ｏで洗浄されたケーキならびにレブリン酸及びギ酸を含有する水性溶液は、酢酸エチルで抽出される（３ｘ１００ｍＬ）。有機物は、塩水で洗浄され、酢酸エチルは、回転蒸発によって除去される。追加の水が残余に加えられ、全てのギ酸が共沸混合物として除去されることを確実とする。残余は、３Ｎ  ＮａＯＨ（１５０ｍＬ）に溶解し、Ｎａ塩形成を介するカルボン酸類ではない有機化合物の除去のために酢酸エチルで洗浄される。塩基水性溶液は、濃縮ＨＣＬを有しｐＨ１まで酸性となり、酸性溶液は、水溶性塩の除去及び生成物の回収のために、酢酸エチル（３ｘ１００ｍＬ）で抽出される。有機溶液は、飽和塩水溶液で洗浄することによって乾燥し、有機溶剤は、回転蒸発によって除去される。繰り返しの反応の生成物が、溜められ、加工前のレブリン酸は、活性炭で処理され、色が抜ける。
【０１３６】
実施例７
乳酸は、タバコバイオマスから生成される。上記実施例１において説明された工程が続き、タバコ原料からブドウ糖シロップを生成する。
【０１３７】
良い乳酸収率は、タバコ由来のブドウ糖から乳酸への９０パーセントより大きい変換を有して観察される。部分的に精製されたタバコブドウ糖（８２ｇ／Ｌ）は、糖が完全に除去されるまで、高たんぱく質媒体を有して１２Ｌ反応容器内で発酵される。ｐＨは、ＣａＯＨ２及びｐＨコントローラを使用して、６．５＋／−０．２で維持される。温度は、３８℃で保持される。媒体は、生きた培養菌のＳ．好熱性細菌、Ｌ．ブルカリカス、Ｌ．アシドフィルス、Ｌ．カゼイ、及びＬ．ラムノーサスを含む、１０ｇ／Ｌのバクテリア組成物で植菌される。発酵は、４８時間以内に完了する。
【０１３８】
完了すると、存在する有機体を殺菌し、濾過の改善にタンパク性材料を凝固させるために反応容器を５０℃まで加熱することが続き、発酵培養液のｐＨは、ＣａＯＨ２を使用して１０．１５まで増加する。乳酸カルシウムは、その後硫酸によって分解され、硫酸カルシウム（沈殿物）が除去される。乳酸溶液は、１５％に濃縮され、活性炭により漂白され、その後３３％まで濃縮される。より精製されたタバコブドウ糖（例えば、使用前に活性炭で洗浄される）を使用すること及び非常に低たんぱく性媒体で５〜１０日間の発酵をすることで、この手順を改善することができる。
【０１３９】
実施例８
エタノールは、タバコバイオマスから生成される。上記実施例１で説明されたように、タバコ由来のセルロース材料は、酵素による加水分解を経て、残留固形物及びブドウ糖を含む液体を含む、加水分解タバコ生成物（すなわち、液体マッシュ）を形成する。残留固形物及び液体は、分離され、酵母が液体に添加され、液体及び酵母は、発酵してエタノールを含む発酵生成物を形成する。
【０１４０】
タバコ由来のブドウ糖の発酵に関して、２０リットル反応容器は、２２ブリックスのタバコ柄由来のブドウ糖／キシロース（実施例１に従って生成された）１４Ｌが充填される。栄養素及び緩衝剤が、酵母（ＢＰＩによって開発され、専有サッカロマイセスフロック型）に続き、添加される。シロップは、４８時間発酵され、その後ＨＰＬＣ分析は、約１００ｇ／Ｌのエタノール及び残留ブドウ糖がないことを示す。分析はまた、約１３ｇ／Ｌのグリセロールが、エタノール発酵の天然の「副生成物」として生成されたことを示す。
【０１４１】
エタノール蒸留に関して、蒸留塔が、タバコ柄エタノールの回収及び精製のために設計及び構築される。蒸留塔は、２″ステンレス鋼管類から組み立てられ、その後ステンレススチールメッシュタイプ充填剤で押し固められる。回収部（供給口下部）は長さ５０ｃｍであり、精留塔（供給口上部）は長さ１００ｃｍである。供給口及び底部は、２つのヘッドを有する可変速度Ｍａｓｔｅｒｆｌｅｘポンプによって制御され、１つのヘッドが、供給口を塔の中間にポンプをつなぎ、もう一方のヘッドが、リボイラーから「底部」を排出するために使用される。還流率は、供給口の濃度によって決定される。
【０１４２】
エタノール回収に関して、２５ブリックスのタバコ柄ブドウ糖／キシロース１４Ｌが、９５ｇ／Ｌエタノールに発酵し、その後凝縮器で茹でられ、容量の約５０％か除去される。このことで、濃縮エタノール溶液及び濃縮残留キシロース／グリセロール溶液を含む、６Ｌの残留発酵培養液をもたらす。７Ｌの復水は、第１に３．５Ｌの２０％エタノール、及び第２に３．５Ｌの５％エタノールの復水で、回収される。１４ＬのＨＰＬＣ分析は、約１２ｇ／Ｌのグリセロールが回収され得る、副生成物として生成されることを示す。
【０１４３】
次に、専有Ｂｉｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ（Ｗｅｓｔ  Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，ＩＬ）キシロース代謝酵母型が、濃縮発酵培養液に添加され、キシロースを除去する目的で空気が追加され（キシロースを酵母細胞集団に変換）、（酵母及び消費されない栄養素と共に）基本的にグリセロールのみが残る。濃縮培養液内のいくつかの抑制剤が、キシロース酵母の成長、及びキシロースの消費をさせなかった。高温での「ボイルオフ」を４時間にわたり行うことで、抑制剤の形成をもたらした、または培養液の濃度が、事実上発酵を止めるために十分ないくつかの抑制剤を酵素（または発酵からの副生成物）に残した可能性がある。最終的な７Ｌは、グリセロールを回収せずに、廃棄される。
【０１４４】
３．５Ｌの２０％エタノールは、３．５Ｌの２０％に、２Ｌの５％（第２のボトル）を組み合わせることによって、約１４％のエタノールに希釈される。塔は、リボイラー内で、１Ｌの水及び１Ｌの５％エタノール（第２のボトル）を有して加熱される。塔が熱くなると、凝縮速度が、約２〜３ｍｌ／分で測定され、これは設計速度の３０ｍｌ／分に比べ、非常に低い。塔は、そのため、分離し、凝縮速度を５．５ｍｌ／分まで上げる。還流率は、２．５ｍｌ／分に設定され、塔は約１２時間運転され、正味結果１．３Ｌの１６５プルーフエタノールを有する。別の「バヨネット」タイプヒーターをリボイラーへ追加することで、沸騰を１５０％まで上げて、約１５ｍｌ／分の復水となるはずである。
【０１４５】
本発明が属する分野の当業者であれば、前述の説明に提示される教示の利益を有する、本発明の多くの修正及び他の実施形態を思い付くであろう。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されないこと、ならびに修正及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。本明細書において特定の用語が採用されているが、これらは、一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定することを目的としてはいない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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