Tabakverarbeitungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Ta;bakverarbeitungsver- fahren, insbesondere für die Herstellung von Zigaretten, sowie den nach diesem Verfahren verarbeiteten Tabak und ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Krebs ist eine maligne Entwicklung pathoiogisch veränderter Zellen, die lokal beginnt, in benachbarten Gewebeteilen wächst und durch das Blut bzw. durch das Lymphsystem in den ganzen Körper streut. Derartige pathogene Zellen können sekundäre Tumoren in entfernten Körperteilen bilden. Diese Erschesinungen werden als Metastasen bezeichnet. Je nach Mass der Bösartigkeit, dem Ort und der Grösse solcher Tumoren kann der gesamte Organismus geschädigt werden.
Die Fähigkeit bestimmter chemischer Wirkstoffe, insbesondere solcher, die chronische Reaktionen erzen gen, Krebs auszulösen ist ausführlich dokumentiert.
Man ist sich auch heute darüber einig, dass in Raucher waren, insbesondere in Zigaretten, derartige carcinogene oder cancerogene Stoffe vorhanden sind bzw. gebildet werden können. Die als 3,4-Benzypyren bezeichnete Verbindung ist eines der stärksten im Tabak rauch ge fundenen Carcinogene und tritt dort in erheblich grösse ren Mengen auf, als alle anderen bisher identifizierten Verbindungen dieser Art. Die kretbserzeugenden Eigenschaften dieses Stoffes wurden schon seit längerem vermutet, da er auch im Kohlenteer, d. h. einer als oancero- gen bekannten Stoffmischung enthalten ist.
Viele der mehr als 500 im Zigarettenrauch auf gefundenen Verbindungen zeigen einzeln keine cancerogene Wirkung. Es wurde jedoch gefunden, dass verschiedene Ruchkomporenten einen sogenannten cow cancerogenen oder synergistischen Effekt ausüben und den Rauch dadurch stärker cancerogen machen, als er aufgrund der reinen Summenwirkung der einzelnen Komponenten wäre.
Dementsprechend könnte eine Ausschaltung oder erhebliche Verminderung der Wirkung eines der stärksten cancerogenen Stoffe, wie 3,4 Benzypyren, die cancerogene Wirkung des Rauches noch stärker !als der Einzelwirkung dieses Stoffes entsprechend vermindern, weil auch seine Wechselwirkung mit den anderen Komponenten des Rauches verringert oder ausgeschaltet werden könnte.
Die üblichen Testverfahren zur Bestimmung der cancerogenen Eigenschaften eines gegebenen Materials beruht auf der Behandlung von Versuchstieren, wie Mäusen, mit diesem Material. Jedes Mittel, das im Tierversuch Krebs erzeugen kann, ist auch als cancerogen für den Menschen verdächtig. Das relativ starke Ansprechen der Haut von Mäusen auf cancerogene Kohlenwasserstoffe, wie 3,4 Benzpyrin, macht diese Versuchstiere besonders geeignet.
Obwohl die grössten Gefahren für die Gesundheit wahrscheinlich durch das Rauchen von Zigaretten und nur in geringerem Masse durch das Rauchen anderer Rauchmittel, wie Zigarren oder Pfeifen, bedingt sind, enthält natürlich jeder Tabakrauch verschiedene potentiell cancerogene Stoffe. Die vorliegende Erfindung ist daher auf die Verminderung der oancerogenen Wirkungen von Tabak allgemein gerichtet. Zur Vereinfachung wird jedoch im folgenden hauptsächlich auf das Zigaret tenrauchen Bezug genomirien, da hierdurch die vordringlichsten medizinischen Problém!e bedingt sind.
Bisher gab es ausser der Rauchfilterung keine praktisch durchführbaren Methoden zur Ausschaltung bzw.
erheblichen Verminderung der cancerogenen Eigenschaften von Zigarettenrauch. Es wurde nun aber ge funden, dass Verbesserungen bei Rauchmitteln, wie Zigaretten, dadurch erzielt werden können, dass der Tabak mit einem Mittel versehen wird, der eine Säure, verzugs weise eine organische Säure, wie eine Polycarboxyl- oxy-säure, insbesondere Zitronensäure, und chemisch geben den es Deuterium, insbesondere Deuterin moxyd, enthält.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht eine Verminderung oder Ausschaltung des 3,4-Benzpyrens, das normalerweise bei der Verbrennung von Tabak auftritt und erzielt dies in einer einfachen und wirksamen Weise ohne merkliche Beeinflussung des Rauchge- schmacks und ohne esrhezóliche Kostensteigerung, weil die verwendeten Zubereitungen in geringen Mengen verwendet werden können und die Anlagekosten gering sind.
Schliesslich wird, was einer besonderen Bedin -gung bei der Tahakbehandlung entspricht, der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks durch die erfindungsgemässe Behandlung nicht über die normale Toleranz von 0,5 Oel.%, die in der Industrie üblicherweise als zu; lässig gilt, erhöht.
Es ist nicht geklärt, ob die Wirkung des erfindungsgemässen Tabakverarbeitungsverfahrens durch eine besondere Reaktion zwischen dem Mittel und dem Tabak, durch unbekannte Reaktionen bei der Pyrolyse eines in solcher Weise vorbehandelten Tabaks oder durch andere unbekannte Phänomene bedingt ist.
Vorzugsweise wird zur erfindungsgemässen Verarbeitung von Tabak, welcher für die Herstellung von Zigaretten bestimmt ist, eine wässrige Lösung hergestellt, welche Zitronensäure und Deuteriumoxyd enthält, und auf den Tabak aufgesprüht. Gasförmiger Sauerstoff kann als Treibmittel oder Träger des versprühten Materials verwendet werden, doch zeigen vorläufige Testergebnisse, dass hierfür auch Stickstoff geeignet ist. Optimale Ergebnisse sind bisher bei Velrweno dung von praktisch reiner Zitronensäure (CGH807 ' H9O), wie sie von der Firma E. Merck, Darmstadt (Deutschland) als Artikel Nr. 244 erhältlich ist, erzielt worden.
Dieses Produkt enthält ausser Zitronensäure die folgenden Anteile: wasserlöslicher Anteil max. 0,005 % Glührückstand (als Sulfat gewogen) max. 0,01 S Chlorid max. 0,0005 % Sulfat max. 0,005 % Phosphat max. 0,001 % Oxalat max. 0,005 % Tartrat max. 0,2 % Schwermetalle (alsPb) max. 0,0005 % Eisen max. 0,0003 % Calcium max. 0,0025 % Anstelle dieses speziellen Produktes können natürlich auch andere im Handel erhältliche Zitronensäuren verwendet werden.
Obwohl anstelle von oder zusammen mit Zitronensäure auch andere Säuren verwendet werden können, müssen diese für den menschlichen Konsum in den geringen Mengen, in welchen sie den Rau- ch=r allenfalls erreichen, unschädlich sein und sollen auch den Geschmack des Tabaks bzw. Rauches nicht nachteilig beeinflussen.
Obwohl Deuteriumoxyd oder schweres Wasser erfindungsgemäss als Deuterium enthaltende Verbindung bevorzugt ist, ist für die Wirkung im wesentlichen das Deuterium atom oder Deuterinmion von Bedeutung. Es können aber auch andere organische oder anorganische Stoffe verwendet werden, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Deuteriumatome ersetzt sind.
Vorzugsweise sollten die Deuterium atome dissoziationsfähig sein, d. h. Deuteriumionen bilden können. Zahlreiche Deuterium enthaltende Stoffe der genannten Art sind bekannt, wie z. B. HDO, HDS, DoS, NHdD, NHD., NDs und dergleichen. Ausserdem können Wasserstoffatome organischer Säuren durch das Deuteriumatom ersetzt werden, so dass anstelle der Kom!bina- tion von organischer Säure und Deuterium enthaltender Verbindung in dem erfindungsgemäss bevorzugten Mittel z. B. eine einzige Verbindung verwendet werden kann, die anstelle des normalen Carboxylrestes -COOH den entsprechenden Rest -CO OD enthält.
Für das bevorzugte erfindungsgemässe Mittel wird ein relativ reines Deuteriumoxyd verwendet, wie es technisch von der Firma Merck als Artikel Nr. 2919 mit einem Gehalt von 99,75 S schwerem Wasser erhältlich ist.
Die bevorzugte Lösung wird bei Raumtemperatur oder zwischen 20 und 500 C unter Verwendung von destilliertem Wasser als Lösungsmittel hergestellt. Anstelle von destilliertem Wasser kann auch entionisiertes Wasser oder gutes Brunnen- oder Leitungswasser, verwendet werden. Eine 10gew.%'ige Zitronensäurelösung wird mit 1-10 Ges.% Deuteriumoxyd versetzt. Die organische Säure kann jedoch auch in anderen Konzentrationen verwendet werden, wobei auch die Deute- riumoxydmenge entsprechend verändert werden sollte.
Die 10 %ige acidische Lösung, die 1-10 Ó schweres Wasser enthält, wird mit destilliertem Wasser verdünnt, bis ein pH von vorzugsweise zwischen 4 und 6 und optimal etwa 5 erreicht ist. Obwohl dieser pH-Wert etwas verändert werden kann, führt ein pH von erheblich unter 4 meist zu nachteiligen Wirkungen auf Ge schmack und Aroma des behandelten Tabaks bzw.
Rauches. Für optimale Geschmackseigenschaften ist ein pH von etwa 5 zweckmässig. In ähnlicher Weise ist die obere pH-Grenze von 6 im Grunde durch praktische Überlegungen bedingt, und zwar dadurch, dass eine Lösung geringerer Acidität unerwünscht schwach wäre, so dass die Zugabe übermässiger Mengen dieser Lösung zur Tabakmischung erforderlich wäre, was zu einer nachteiligen Benetzung bzw. Befeuchtung des Tabaks führen würde.
Die bevorzugte oben beschriebene Lösung kann bei normaler Raumtemperatur hergestellt und auf den Tabak in einer Aromatisierungstromm el aufgesprüht werden, die bei der Zigarettenherstellung in der Folge der üblichen Behanldlungseinrichtungen nach der Röstanlage und vor der Wickelaniage an einem Ort liegt, an welchem der erhitzte Tabak ausreichend abgekühlt ist, so dass die Spruhlösung nicht verdampft. Im allgemeinen ist ein Ort zweckmässig, bei welchem der Tabak eine Temperatur von etwa 300 C erreicht hat. Das Besprühen kann normhalerweise bei Raumtemperatur aber auch bei etwas höheren Temperaturen durchgeführt werden, wenn dies durch die im Herstellungsbetrieb herrschenden klimatischen Bedingungen erforderlich ist.
Jedenfalls ist im allgemeinen eine Erwärmung der Lösung Vor dem Auftragen nicht erforderlich.
Das quantitative Verhältnis der Lösung ist nicht kritisch, so lange wirksame Mengen der Wesentlichen Komponenten vorhanden sind, um die Verminderung der krebserzeugenden Eigenschaften zu bewirken. Bei Verwendung der oben beschriebenen bevorzugten Zubereitung werden etwa 300 ml der Lösung gleichmässig uf jeweils 100 kg Tabak in 2 min verteilt. Durch diese Behandlung wird der Feuchtigkeitsgehalt um etwa 0,4 Ges.% erhöht, d. h. durchaus innerhalb der zulässigen technischen Grenze von 0.5 S. Das Auftragen des beschriebenen Mittels auf den Tabak durch Versprühen hat sich aus praktischen Gesichtspunkten als am zweck mässigsten erwiesen. Man kann den Tabak auch in ein Bad der Zubereitung tauchen.
Bei einer entsprechenden Zusammensetzung der Zubereitung kann diese auch in Form eines Pulvers oder in Form eines unter Druck stehenden Gases auf den Tabak aufgetragen werden.
Bei der bevorzugten Sprühbehandlung sollten die Teilchen eine solche Grösse haben, dass sie in der umgebenden Atmosphäre nicht schweben oder suspendiert werden, sondern relativ schnell in direkten Kontakt mit dem Tabak kommen.
Untersuchungen zeigen, dass 3,4-Benzpyren, das stärkste im T'abakrauchkon'd'ensat auftretende cancerogene Material, durch die Behandlung von Tabak ge- mäss der Erfindung in irgendeiner Weise desaktiviert wird. Es ist möglich, dass die cocarcinogenen oder synergischen Wirkungen des 3,4-Benzpyrens mit den anderen Komponenten des TSabakrauchs durch die Wirkung der erfindungsgemässen Verarbeitung gestört wird.
Jedenfalls konnte gezeigt werden, dass diese Behandlung tatsächlich zu einer erhelulichen Verminderung oder Ausschaltung der careinogenen Wirkungen von Tabak rauch führt. Die folgenden Testergebnisse sollen die Bedeutung der vorliegenden Erfindung erläutesrn:
Zwei Serien Zigaretten wurden hergestellt. Die erste Serie wurde in wider für Idie Herstellung normaler Filterzigaretten üblichen Weise hergestellt (Vergleichszigaret- ten). Die zweite Serie bestand aus Zigaretten gleicher Marke, deren Tabak jedoch in der oben beschriebenen bevorzugten Weise verarbeitet worden war.
Ziel dieser Bestimmung war der Gehalt und die Wirkung der Zigaretten ausweislich chemischer und biologischer Untersuchungen.
Die chemischen Untersuchungen beruhten auf dem Untersuchungsverfahren von Dr. Gernot Grimmer, ver öffentlicht in Beiträge zur Tabakforschung , Hamburg, Nr. 3, Ausgust 1961, Seiten 107-116, unter dem Titel Eine Methode zur Bestimmung von 3,4-Benzpyren in TEabakrauchlkondensaten .
Die Untersuchungen nach der Methode von Grimmer an 4000 mechanisch gerauchten Filterzigaretten ergabeln das Vorliegen von 0,1 mg carcinogenem 3,4 Benzpyren im Zigarettenrauch. Diese Menge 3,4-Benzpyren, die für einel Krebsgefahr im menschlichen Organismus ausreicht, wird in sieben Monaten von einem Raucher erreicht, Ider täglich den Rauch von 20 derartigen Füterzigaretten inhaliert.
Mit Hilfe wielderholtef Dosen des oarcinogelnen 3,4 Benzpyrens aus den abgerauchten Vengleichszigaretten der oben beschriebenen ersten Serie kann mit hohem Wahrscheinlichkeitsgrad bei weissen Mäusen ein mali- gner Tumor in der Nähe der Auftragungsstelle erzeugt werden. Das Versuchstier stirbt innerhalb weniger Wochen an diesem Tumor. Das RauchkondensFat von Zigaretten, deren Tabak erfindungsgemäss verarbeitet worden war, führte dagegen nicht zu Krebswachstum.
In Fig. 1 sind die Ergebnisse der Versuche in vivo an fünf Gruppen von Mäusen, identifiziert durch die Buchstaben A bis einschliesslich E (Vertikalachse), zu- sammengestellt, die behandelt und während eines Zeitraums von 70 Tagen (Abszisse von Fig. 1) beobachtet wurden. Insgesamt wurden 150 ausgewachsene weisse Mäuse beiderlei Geschlechts für diese Versuche verwendet. Alle Tiere wurde abgesehen von der im folgenden beschriebenen Behandlung in genau gleicher Weise gefüttert und behandelt.
Die Gruppe A bestand aus 30 Mäusen, denen in traoutane Injektionen des carcinogenen Materials aus dem Tabakrauchkondensat der Vergleichszigaretten an einer bestimmten Stelle des Rückens täglich während 10 Tagen verabreicht wurden. Die tägliche Verabreichung ist in Fig. 1 durch einen Stern (*) bezeichnet.
Während des gleichen Zeitraums wurden 30 weitere Mäuse, als Gruppe B bezeichnet, mit dem carcinogenen Material aus dem Rauchkondensat der VergleichsziOa- retten durch Verabreichung in den Magen durch eine Drucksonde versehen.
In beiden Fällen betrug die tägliche Dosis po Tier 0,1 mg 3,4-BIenz?yren gelöst in Öl. Bei den folgenden Testen wurde die gleiche Dosis verabreicht.
Weitere 30 Mäuse, bezeichnet als Gruppe C, wurden durch intracubane Injektionen an bestimmten Teilen ihres Rückens täglich während 10 Tagen mit 3,4-Benzpyren aus Zigaretten behandelt, die Tabak, der gemäss der Erfindung verarbeitet worden war, enthielten. 30 weitere Mäuse, als Gruppe D bezeichnet, erzielten 3,4-Benzpyren aus den Zigaretten, die erfindungsgemäss verarbeiteten Tabak enthielten, durch Drucksonde wäh rend des gleichen Zeitraums in Iden Magen verabreicht.
Die Einführung des Materials aus den Zigaretten aus erfindungsgemäss verarbeitetelm Tabak geschah in glei- cher Weise, wie die Einführung des Materials aus dem Rauchkondensat der Vergleichszigaretten.
Die restlichen 30 Mäuse, bezeic.hnetlals Gruppe E, wurden lediglich mit dem Lösungsmittel zu Vergleichszwecken behandelt, wobei die Verabreichung an 15 Mäuse intracutan und an die anderen 15 Mäuse durch Intubierung während Ides gleichen Zeitraums erfolgte.
In Fig. list der Tod einer Maus in einer gegebenen Gruppe durch einen kleinen Kreis an dem Tage des To- des angegeben. Sofern die Maus urämisoh war, ist der Kreis in Fig. 1 ausgefüllt und stellt einen schwarzen Punkt dar. Bei Magenruptur ist der Kreis in Fig. 1 mit einem Kreuz versehen.
Während der ersten 10 Tage des Versuches, d. h.
während der Zeit der Verabfolgung von 3,4-Benzpyren, starb kein Tier. Die 30 Mäuse der Gruppe A, die mit intracutanen Injektionen von 3,4qBenzpyren aus dem Rauchkondensat unbehandelter Zigaretten versehen waren, starben zwischen dem 26. und dem 68. Tag nach Versuchsbeginn, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist.
Alle diese Tiere zeigten eine deutliche Entwicklung von Hauttumor. Bei 14 Tieren dieser Gruppe deutete die Bestimmung des Reststickstoffes im Blutserum auf Urämie. Bei den restlichen Tieren dieser Gruppe war dies nicht der Fall.
Die Tiere der Gruppe B, die mit 3,4-Benzpyren aus dem Rauchkondensat unbehandelter Zigaretten durch den Magen behandelt worden waren, starben etwas früher, und zwar zwischen dem 28. und dem 53. Tag nach Versuchsbeginn. Bei 8 Tieren dieser Gruppe konnte Urämie festgestellt werden. Sieben der toten Mäuse zeigten an der Steile des Tumors einen Magenriss. Bei allen Tieren war der Magentumor ganz deutlich zu erkennen.
Bei den Tieren der Gruppen C und D wunde weder während der Versuchs dauer noch Idanach die Bildung von malignen Tumoren festgestellt. Fernerhin konnte nach der Behandlung keine maligne Krankheitserscheinung festgestellt werden. Die Mäuse Idler Vergleichsgruppe F, die lediglich mit dem Lösungsmittel behandelt worden waren, zeigten bei Beendigung des Tests im Behandlungsgebiet keine Tumorbildung.
Die oben beschriebenen in vivo Untersuchungen sind ein klarer Beweis dafür, dass die cardnogenen Eigenschaften des Tabakrauches durch das erfindungs gefässe Tabakverarbeitungsverfahren erheblich vermindert waren. Tatsächlich zeigten die mit dem normalef- weise hoch carcinogenen Material aus dem Kondensat von erfindungs'gemäss verarbeitetem Tabak behandelten Versuchstiere keine Anzeichen von Krebsbildung.
Beim Vergleich der Zigaretten aus erfindungsgemäss verarbeitetem Tabak mit den Vergleichszigaretten nach den üblichen Testmethoden auf Geschmack und Aroma wurden keinerlei nachteilZige Unterschiede festgestellt.
Dies zeigt, dass die beschriebene Verarbeitung die Zigaretten in bezug auf Beurteilung durch Konsumenten der Rauchmittei in keiner Weise verschlechtert oder nachteilig beeinflusst haben.
PATENTANSPRÜCHE 1. Tabakverarbeitungsverfahreii, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabak mit einem Mittel versehen wird, das eine Säure und chemisch gebundenes Deuterium enthält, um -die Wirkungen des bei der Verbrennung von Tabak entstehenden 3,4-Benzpyrens zu vermindern.
II. Nach dem Verfahren gemäss PFatentlanspruch I verarbeiteter Tabak, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Mittel versehen ist, das eine Säure und ehe- misch gebundenes Deuterium enthält.
III. Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Säure und chemisch gebundenes Deuterium enthält.
IV. Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I für die Herstellung von Zigaretten aus dem behandelten Tabak.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als Säure Zitronensäure enthält.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als chemisch gebundenes Deuterium Deuteriumoxyd enthält.
3. Verfahren nach den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine wässrige Lösung ist.
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einen pH-Wert von 4-6, vorzugsweise von etwa 5 besitzt.
5. Tabak nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mischung von Zitronensäure und Deuteriumoxyd in einer Menge enthält, welche ausreicht, um den 3 ,4-Benzpyrengehalt des bei der Ver trennung des Tabaks entstehenden Rauches zu vernnn- dern.
6. Mittel nach Patentanspruch III, dadurch gekenn- zeichnet, dass es eine wässrige Lösung von Zitronensäure und Deuteriumoxyd ist.
7. Mittel nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen pH-Wert von 46, vorzugsweise von etwa 5, aufweist.
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