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"Elément de filtre pour la'fumée du tabac" la présente invention concerne les éléments de filtre pour les cigarettes et produits analogues et plus particulièrement un élément de filtre qui non seulement enlève de la fumée du tabac les constituants Indésirables mais qui en outre introduit dans la fa- mée un agent qui lui donne un goût particulier..
Il eat d'une pratique courante d'ajouter au tabac des agents lui donnant un goût particulier ; la plupart du temps, on ajoute ces agents directement
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au tabac. Dans certains cas, dans le cas du menthol, par exemple, la chaleur de la combustion du tabac pro- duit une décomposition de l'agent donnant dû goût ce qui a pour résultat de former des sous-produits tout à fait préjudiciables au goût de la fumée du tabac.. En outre, dans le cas d'ajouts donnant du goût, extrême- ment volatils, tels que le menthol, ledit agent a ten- dance à se volatiliser de sorte qu'i est perdu avant que le tabac soit utilisé.
En conséquence, il a été fait des propositions telles que celles du brevet des
Etats-Unis d'Amérique n 2. 063.014 d'Allen, publié le 8 Décembre 1936 pour-adsorber l'agent volatil don- nant du goût sur une matière telle que du noir de car- bone ou de la silice et d'incorporer ensuite la ma- tière adsorbante ainsi traitée dans toute l'étendue du tabac. Bien que cet expédient aide ai retenir dans le tabac l'agent donnant du goût, jusque ce que le tabac soit fumé, l'agent est ,soumis néanmoins à l'effet des- truoteur de la chaleur de combustion'du tabac.
Un autre procédé pour ajouter à la fuméedu tabac un agent donnant du goût est celui qui a été dé- crit dans le brevet français n 685.864 de Paffgen, du
30 Novembre 1929, dans lequel une huile éthérée est absorbée dans une masse d'une matière telle que du noir de carbone ou un gel de silice. Quand on a chargé la. matière absorbante d'huile éthérée, la masse ainsi traitée peut être utilisée comme un élément de filtre
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qui absorbe les constituants azotés de la nicotine 'existant dans la fumée du tabac.
Ces constituants ab- serbés remplacent une certaine partie de l'huile éthé- réeabsorbée dans l'élément de filtre et par conséquent, libèrent les vapeurs d'huile éthérée dans la fumée quit- . tant le filtre. Toutefois, ainsi qu'il est expliqué dans le brevet, la charge de matière absorbante dans' l'huile éthérée empêche la matière de filtrer n'im- porte lequel des autres constituants volatils de la fumée.
Il a été découvert maintenant que si l'on - utilise des matières telles que le charbon activé et la silice,comme adsorbants, au lieu de les utiliser comme absorbants d'un agent volatil donrant du goût, .pour la fumée de tabac, l'agent donnant du goût adsorbé est sélectivement et progressivement libéra par la matière en particules dans la fumée et non par les - constituants de la nicotine dans la fumée,
aveo ce ré- luttât que l'agent donnant du goût est libéré en pro- portion de la quantité de fumée passant à travers l'é- lément de filtre et que les constituants volatils in- désirables de la fumée sont adsorbés par la matière adsorbante de la même manière que si logent volatil donnant du goût n'était pas présent dans la matière adsorbante. La matière adsorbanto est fabriquée pour fonctionner comme telle par dispersion dans toute l'étendue d'une base porteuse plutôt que comme une
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masse absorbante de la matière conforme au brevet français n 685.664 précité.
Quand l'agent volatil donnant du goût à la fumée, tel que lq menthol par exemple, a été adsorbé conformément à la présente in- vention et que tout l'agent en excès 4 été enlevé, l'agent donnant du goût, adsorbé, est:maintenu par la matière adaorbante d'une manière tellement efficace qu'il n'y a aucune libération importante de l'agent donnant du goût de la matière adsorbante, par volati- lisation ou d'une autre manière, pendant une période étendue d'emmagasinage.
Par conséquent, un élément de filtre suivant l'invention, contenant du menthol adsorbé, ne présente pas l'odeur caractéristique de l'agent donnant du goût.
Il semble que l'expulsion hors de la matière adsorbante de l'agent volatil donnant,du goût à la fumée, quand cette matière absorbante;est utilisée comme élément de filtre suivant la présente invention, pour la fumée de tabac, soit effectuée par la matière en particules se trouvant dans la fumée. Cettematière en particules est constituée dans une{large mesure par des gouttelettes minuscules d'une matière semi- liquide.
Quand des gouttelettes quelconques viennent en contact avec la matière adsorbante dans l'élément de filtre suivant la présente invention, elles sont adsorbées et la chaleur d'adsorption'résultante à laquelle s'ajoute la chaleur d'adsorption des cons-
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tituants de la phase vapeur, par la môme matière ad- sorbante, dans l'élément de filtre suivant l'invention, -produit une vaporisation importante de l'agent donnant du goût, qui a été adsorbé.
La vapeur ainsi libérée, de l'agent donnant du goût, est alors libre pour être adsorbée ou absorbée par la ratière en particules qui n'a pas été retenue dans l'élément de filtre, avec ce résultat que la matière en particules de la fumée qui est aspirée à travers l'élément de filtre contient l'agent donnant du goût qui a été adsorbé au début par la matière adsorbante de chaque.élément de filtre.
Ce mécanisme, autant qu'on puisse le comprendre ac- tuellement, explique pourquoi, aveo l'utilisation de l'élément de filtre suivant l'invention, l'agent don- nant du goût, volatil, est expulsé de la matière adsor- bante en une quantité qui semble être une fonction de : .la quantité de matière en particules dans la fumée aspirée à travers l'élément de filtre. Par conséquent, la fumée filtrée contient une teneur uniforme de l'a- gent donnant du goût et elle possède par suite une sa- veur un:forme pendant tout le temps de combustion de la cigarette.
On a constaté qu'il n'y a aucune indi- cation d'expulsion de l'agent donnant du goût, hors de la matière adsorbante, par la.nicotine se trouvant dans la fumée et en conséquence, l'efficacité de l'élé- ment filtrant suivant l'invention pour communiquer le goût désiré à la fumée ne dépend pas de la teneur en
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nicotine de cette dernière ou de l'aptitude que pos- aède la matière adsorbante traitée par l'agent donnant du goût à enlever la nicotine de la!fumée.
En conséquence, le nouvel élément de fil- tre, suivant l'invention, pour la fumée de tabac, comprend une base porteuse dans laquelle est disper- sée d'une manière sensiblement uniforme une matière adsorbante finement divisée, ayant adsorbé un élément ' volatil donnant du goût à. la fumée et susceptible d'être expulsé sélectivement hors de la matière adsorbante par la fumée de tabac.
La matière adsorbante utilisée dans la mise en pratique de la présente invention'peut être toute matière solide finement divisée agissant comme adsor- bant. Le carbone activé et le oharbo obtenus à partir du pétrole ou Il partir d'écales do noix de coco, les cosses de pacane, le bois, etc, le gel de silice, les zéolithes et les charbazitea sont des exemples de ces matières utiles. Parmi les matières adsorbantes connues, on préfère actuellement -utiliser le carbone activé en raison de sa capacité remarquable 'd'adsorption des agents volatils donnant du goût à la fumée.
Toutes ces matières adsorbantea sont en outre capables d'en- lever de la fumée de tabac les constituants volatils tels que l'acétaldéhyde, l'isoprène, l'acroléine, l'acétone, l'alcool méthylique, le méthylfuran, le furan, l'isobutyraldéhyde, l'acétate de méthyle, etc.
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L'agent volatil donnant du goût à la fumée comprend une ou plusieurs des substances qui sont
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'"'utilisées normalement pour donner du goût à la fumée de tabac et qui comprennent,.par exemple, le menthol, .la vanilline, le benzaldéhyde, l'essence de menthe, l'essence de menthe poivrée, l'essence de girofle, ..l'essence de cardamome, et le valérate d'éthyle.
Dans le cas d'un agent donnant du goût, composite, qui est constitué normalement par un mélange de compo- sés, par exemple dans le cas de l'essence de menthe, on a constaté que l'expulsion de l'agent donnant du goût, hors de la matière adsorbante, favorise la libé- ration des composés les plus volatils et par consé- quent de la saveur, la plus caractéristique de l'agent.
Le résultat est un goût plus frais et plus nst que lorsque tous les composés, dans un tel agent donnant du goût, composite, sont volatilisés à partir de la matière adsorbante.
L'adsorption de l'agent donnant du goût est effectuée au moyen de n'importe laquelle des techniques classiques d'adsorption. Par exemple, l'adsorption
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¯¯e5tûff±îctuée-avantagetisement à partir d'une solution hautement saturée de l'agent donnant du goût, dans son solvant. On peut augmenter le degré de saturation de cette solution on faisant usage de solvants doubles.
Par exemple, on a constaté qu'il est avantageux d'effec- tuer l'adsorption de menthol sur du carbone activé,
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en formant une solution sensiblement saturée du men- thol dans de l'alcool éthylique contenant de 5 à 50 %, en volume* d'eau, la teneur en eau du mélange solvant limitant la capacité solvante de l'alcool pour le menthol, et en ajoutant ensuite le carbone à la solu- tion de menthol pendant une période de temps suffi- sante pour obtenir l'adsorption du menthol par le carbone. Toutefois, on peut aussi obtenir une adsorp- tion de l'agent donnant du goût, parla matière adsor bante, en exposant la matière adsorbante à des vapeurs de l'agent donnant du goût ou à cet gent lui-même, à l'état pur,sous forme liquide.
Bien que l'adsorp- tion de l'agent donnant du goût, par.l'un quelconque des procédés précédents, puisse être effectuée après que la matière adsorbante a été dispersée dans la base porteuse, il a été constaté que l'in obtient des résultats plus satisfaisants en effectuant l'adaorp- tioh avan d'incorporer la matière absorbante à la base porteuse.
La base porteuse utilisée dans la mise en pratique de l'invention comprend n'importe laquelle des matières utilisées normalement comme éléments de filtre pour la fumée de tabac. En Général, ces matières sont cellulosiques ou polymères et elles se présentent sous la forme d'une masse en feuille, en filamentsou ressemblant à une éponge et elles comprennent du tabac finement coupé.,On incorpore la
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matière adeorbante à ces bases porteuses ou bien l'on en revêt lesdites bases, l'opération étant faite aussi uniformément que possible, d'une manière telle que soit maintenue sa caractéristique adsorbante.
Par exem- ple, du carbone activé peut être réparti dans une feuille de matière cellulosique fibreuse suivant la description donnée dans le brevet den tats-Unis d'Amé- rique n 2.801.638 de Schur et Hillsman, publié le
6 Aodt 1957. Conformément au procédé décrit dans ce brevet, du charbon activé est ajouté à une pâte de' cellulose du commerce dite pâte de cellulose d'alpha élevé et le mélange résultant mis sous la forme d'une feuille à l'aide des procédés et de l'équipement clas- siques pour la fabrication du papier. La feuille est alors chiffonnée ou "travaillée" en vue de la forma- tion d'une masse de la matière cellulosique contenant le charbon, convenant comme élément de filtre pour la funée de tabac.
Selon une variante, une feuille ou des fragments d'une telle matière fibreuse, sans ma- ' tière adsorbante répartie dans leur masse, pouvant être imprégnés d'adsorbants d'une manière appropriée, par immersion de ladite feuille ou desdite fragments dans une bouillie d'adsorbant ou par pulvérisation d'une bouillie d'adsorbant sur la feuille ou sur les fragmenta. On peut aussi préparer des matières de base . appropriées contenant de l'absorbant en appliquant à la brosse l'adsorbant ou en le saupoudrant sur la.
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base porteuse, soit avec, ou sans'utilisation d'une addition de base porteuse augmentant la retenue de matière adsorbante.
Quelles quesoient la forme et la composition do la base porteuse avec la matière adsorbante qu'elle contient, on la'transforme en un élément de filtre à l'aide d'une technique classique quelconque appropriée à la forme et à la composition ¯ de la matière de base.
Le réglage de la quantité d'agent donnant du goût communiquée à la fumée du tabac peut être ef- fectué de plusieurs manières. Par exemple, les diffé- rentes matières adsorbantes mentionnées jusqu'à pré- sent ont des aptitudes différentes pour adsorber l'a- gent donnant du goût et par cuite, !La quantité d'agent donnant du goût adsorbée disponible, pour être trans- niée à la fumée peut être réglée au;moyen du choix de la matière adsorbante.
En outre, le$ différentes ma- titres adsorbantes ont des aptitudes différentes pour adsorber la matière en particules et les constituants volatils à partir de la fumée, avec(Ce résultat que des quantités différentes de chaleurd'adsorption sont engendrées, avec une variation correspondante du taux suivant lequel l'agent donnant du goût est volatilisé pour Être incorporé à la fumée. En outre, on peut faire varier la quantité de toute matière adsorbante répartie dans la base porteuse, ou bien l'on peut faire varier la longueur de l'élément de filtre conte-
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nant la matière adsorbante traitée par l'agent donnant *donnant *du'goût,
de manière à modifier la quantité d'agent du goût transmise à la fumée, lorsque cette dernière passe à travers l'élément de filtre. Si l'on augmente la densité de l'élément do filtre pour augmenter la chu- te de pression se produisant lorsque la fumée est as- pirée à travers ledit élément, il en résulte une dirai- tion de la quantité de fumée passant à travers le -filtre, ce qui augmente l'étendue de l'adsorption de matière en particules par la matière adsorbante. Mais bien que oela puisse avoir pour résultat .d'engendrer plus de chaleur d'adsorption avec une augmentation correspondante dans la volatilisation de l'agent don- nant du goût, il y a en outre moins de matière en par- ticules qui franchit le filtre et par suite moins d'agent donnant du godt qui soit porté par le filtre.
En outre, on peut obtenir un réglage de la quantité de matière en particules contenant de l'agent donnant du goût, qui atteint la bouche du fumeur en ajoutant un élément de filtre mécanique tel qu'un bouchon'en cellulose à la cigarette, ce bouchon étant adjacent à l'extrémité de sortie de l'élément de filtre donnant du'goût, suivant l'invention.
La quanticé d'agent donnant du goût adsorbée qui serait disponible pour transmission à la famée de tabac, variera avec la quantité de tabac se trouvant dans la oigarette et aveo la puissance de l'agent pour
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donner du goût. D'une manière générale, on a trouvé que la quantité de matière adsorbante traitée par l'agent donnant du goût qui suffit tout juste pour communiquer le goût désiré à la fumée' dans le. temps pendant lequel la cigarette est fumée est inférieure à la quantité de matière adsorbanto nécessaire pour l'enlèvement des constituants volatile pouvant être adsorbés, qui sont présents dans la fumée venant de la cigarette.
En conséquence, si l'on désire un degré d'adsorption plus grand de ces constituants volatils,' l'élément de filtre suivant l'invention peut être complété avec un composant supplémentaire de matière adsorbante non traitée en vue de l'obtention de la valeur de réduction nécessaire dans la concentration des constituants volatils sans perte'd'agent donnant du goût, en excès.
Exemple L'exemple particulier suiyant illustre la production d'un élément de filtre suivant l'invention, utilisant du menthol comme agent donnant du goût à la fumée et du charbon activé comme matière adsorbante, On a dissous 0,453 kg de menthol dans'5,300 litres d'un mélange 50-50 (en volume) d'alcool éthylique et d'eau.
La solution ainsi obtenue a été saturée d'une manière sensiblement complète par rapport au menthol. On a broyé 0,453 kg de carbone activé à base de pétrole en
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monceaux de dimensions telles qu'une partie plus grande passait à travers un tamis de 200 mailles (Tyler Standard) et qu'une partie importante passait à travers un tamis de 325 mailles. Le carbone broyé a été alors ajouté à la solution de menthol et le mélange résultant a été agité, à la température am- bianto pendant deux heures.
Lo carbons, avec son menthol adsorbé, a été séparé par filtration et a été lavé trois fois avec de l'alcool à 20 % en volume (le solde constitué par de l'eau)* Le carbone lavé a été ensuite séché pondant 20 minutes dans une étuve main- tenue à 10420. Le produit résultant était constitué par du carbone activé contenant du menthol adsorbé.
.Ce produit a été alors dispersé dans une base porteu'- so cellulosique et à cet effet, on l'a ajouté à une pâte aqueuse.de cellulose ayant, un alpha élevé à rai- son de 25 parties environ, en poids, de carbone pour 75 parties de pâte, sur base solide* Apres avoir mé- langé intimement le charbon et la pâte dans les ma- tières premières, on a transformé la pâte par ne technique classique de fabrication; du papier en une feuille de papier pesant environ 16 grammes par mètre carré.
Le papier a été plissé et formé en éléments de filtre par le procédé décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 2. 801.638 précité de Schur et Hillsmar.. L'élément de filtre résultant comprenait une base porteuse cellulosique dans laquelle était
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dispersé du carbone activé contenant du menthol ad- sorbé. Incorporé à un filtre de cigarette, l'élément de filtre suivant l'invention a communique 0,2 à 0,3 milligramme de menthol à la fumée de la cigarette, fumée conformément au procédé généralement adopté qui consiste à fumer 47 ministres de la cigarette et à prendre une bouffée par minute chaque bouffée ayant une durée de deux secondes et un volume de 35 milli- litres.
D'una manière générale, on a constaté que des éléments de filtre analogues, communiquent de 0,2 à 0,6 milligramme de menthol à la fumée de chaque ci- garette quand ils sont essayés conformément à ce pro- cédé,
Les exemples suivants illustrent l'effet de la teneur en menthol sur la fumée; lorsqu'on fait varier la longueur de l'élément do filtre suivant l'invention. Dans chaque exemple, on a maintenu cons- tante la longueur totale du filtre afin de conserver une quantité uniforme de fumée filtrée, par addition à l'élément de filtre suivant l'invention d'un bouchon supplémentaire composé de filaments d'acétate de cellulose.
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Exemple Bouchon charbon Bouchon en acétate Menthol traité au men- de cellulose, lon- Mg/ciga- thol, longueur gueur mm rette
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<tb> II <SEP> 4 <SEP> 11 <SEP> 0,28
<tb> III <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 0,36
<tb> IV <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 0,44
<tb> V <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 7 <SEP> 1/2 <SEP> 0,47
<tb> VI <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 0,53
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Bien que l'on ait fait mention précédemment de l'utilisation d'agents volatile donnant du goût à la fumée dans l'élément de filtre à fumée suivant l'invention, on reconnaîtra facilement que l'agent volatil adaorbé par la matière absorbante peut com- prendre n'importe quel autre inhalant ayant des pro- priétés avantageuses,
tel que, par exemple les anti- histamines, les produits peur décongestion, etc. En conséquence, le terme "agent volatil donnant du goût à la fumée" utilisé dans la présente spécification et dans le résumé doit s'entendre cornue comprenant toute substance volatile dont l'inhalation améliors la fumée ou est avantageuse d'une autre Manière pour le fumeur