ES2499990A1 - Carbones activados nanoporosos como aditivos en el tabaco para reducir la emisión de productos tóxicos - Google Patents

Carbones activados nanoporosos como aditivos en el tabaco para reducir la emisión de productos tóxicos Download PDF

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Francisco RODRÍGUEZ REINOSO
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Abstract

La presente invención se refiere al uso carbones activados nanoporosos como aditivos para la reducción de los compuestos tóxicos y cancerígenos presentes en el humo del tabaco y a la mezcla de tabaco con carbones activados nanoporosos.

Description

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2 5
3 O
CARBONES ACTIVADOS NANOPOROSOS COMO ADITIVOS EN EL TABACO PARA REDUCIR LA EMISiÓN DE PRODUCTOS TÓXICOS
Campo de la invención
La presente invención se refiere al uso carbones activados nanoporosos como aditivos para la reducción de los compuestos tóxicos y cancerígenos presentes en el humo del tabaco.
Estado de la técnica
El humo que se genera en la combustión del tabaco contiene una serie de compuestos tóxicos y cancerígenos que son inhalados por los fumadores, tanto activos como pasivos, y que hacen que el tabaco suponga una de las principales causas de mortandad a escala mundial. El hábito de fumar tabaco representa un problema global con consecuencias muy negativas sobre la salud de los seres humanos, con un impacto muy significativo sobre los departamentos o ministerios de salud pública.
En el humo que se genera en la combustión del tabaco se han identificado más de 4000 compuestos diferentes [R.R. Baker and L.J. Bishop, J. Anal. Appl. Pyrol., 74 (2005), 145]. Al menos 60 de ellos se reconocen como tóxicos y cancerígenos. Los más abundantes son los alquitranes, monóxido y dióxido de carbono, acetaldehído, fenoles, acetona, formaldehído, benceno, tolueno y nicotina. La nicotina es el principal componente adictivo presente en el humo del tabaco.
El proceso de fumar un cigarrillo genera la aparición de dos tipos de corrientes de humo, la denominada "corriente principal", consistente en el humo que inhala y exhala el fumador directamente del cigarrillo, y la corriente secundaria, consistente en el humo que se elimina a través del cigarrillo encendido, que se diluye en el aire circundante y es inhalado por los fumadores pasivos. Poder reducir la concentración de compuestos tóxicos en ambas corrientes sería de suma importancia desde todos los puntos de vista.
Existen numerosas patentes sobre el uso de carbones activados de distintas características y en distintas formas, granulares en forma de tejido, en forma de fibras, mezclados con otros tipos de compuestos y con diversos fines, desde la adsorción de compuestos orgánicos pesados, incluyendo nicotina y alquitranes hasta la disminución del monóxido de carbono. De hecho, se han comercializado varias marcas incluyendo este tipo de filtros. Las siguientes patentes son ejemplos de estas aplicaciones.
La patente US75552735 describe un filtro formado por haces de fibras de carbón activado distribuidas en el filtro convencional. También describe la disposición helicoidal de dichos haces, así como la adición de otras partículas adsorbentes.
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La patente US7784471 describe el uso de partículas esféricas de carbón activado para rellenar cavidades en los filtros convencionales y retener determinados compuestos.
5
La patente US7484511 describe el uso de carbones activados en filtros para liberar aromas al pasar el humo a su través.
La solicitud de patente US2011 0088704 describe un filtro concéntrico de carbón activado en un filtro convencional de acetato de celulosa.
Sin embargo, los documentos descritos anteriormente se refieren al uso de carbón activado lOen los filtros
Los carbones activados mesoporosos pueden obtenerse por procesos de activación física con C02 utilizando catalizadores como sales de hierro o calcio, o mediante activación química con distintos precursores, como pueden ser breas de petróleo o carbón, antracitas, determinados tipos de coque de petróleo o polímeros, utilizando elevadas proporciones de 15 agente activante, típicamente ácido fosfórico, hidróxido sódico o potásico, o carbonato potásico. Así, por ejemplo, en la bibliografía se encuentran descritos este tipo de materiales que pueden alcanzar características como áreas superficiales de BET comprendidas entre 0-3500 m2/g, volumen total de poros entre Oy 2.5 cm3/g y volumen de microporos entre Oy
1.5 cm3/g (Carbon, 47 (2009) 195-200; Chemistry and Physics of Carbon (2008), 30, 1-62;
20 Energy & Fuels 2002, 16, 1321-1328; Journal of Porous Materials 5, 43-58 (1998); Carbon 48 (2010) 636-644; Fuel Processing Technology (2013), 106,501-510.
Existen patentes donde se describen procedimientos para su obtención (Preparation of super active carbon, SONGLlN ZUO; XUAN CAl, Application number: CN20081243618 20081210; Preparation of super active carbon material: WENDONG XU; HAIJUN BIAN,
25 Application number: CN20071302283 20071224; Method for preparing pressed active carbón; KAIXI LI; GUOHUA SUN; JIAN WANG; Application number:CN20101166141 20100505; CN101439857; Mesoporous activated carbon and preparation process thereof; SHITANG TONG: Application number:CN20081186027 20081211).
No se ha encontrado ningún documento que se refiera al uso del carbón directamente 3 O mezclado con el tabaco, de modo que se encuentre presente en el proceso de combustión.
En la presente invención se describe una nueva aplicación de estos materiales que consiste en el uso de este tipo de carbones activados y súper activados mesoporos mezclados directamente con el tabaco, de modo que se encuentren presentes en el proceso de
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combustión del tabaco y que poseen un tamaño de partícula y una morfología tal que no atraviesan el filtro convencional y con objeto de reducir las sustancias tóxicas y cancerígenas presentes en el humo del tabaco.
Descripción de la invención
5 10
Así pues, en un primer aspecto, la presente invención se refiere al uso de carbones activados mesoporosos con un tamaño de partícula comprendido entre 1-100 flm, de elevado grado de activación, con una superficie SBET comprendida entre 1200-4200 m2/g, un volumen VM1C comprendido entre 0.4-1.2 cm3/g y un volumen VMESO comprendido entre 0.62.8 cm3/g como aditivo para reducir las sustancias tóxicas y cancerígenas presentes en el humo del tabaco.
En una realización más en particular, los carbones activados mesoporosos tienen un tamaño de partícula comprendido entre 2-20 flm. Más en particular el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra entre 5-15flm.
15
En una realización en particular, los carbones activados mesoporosos están impregnados con materiales de tipo carbonatos o hidróxidos de metales como el Na, Ca, Fe, Ce o Zr, o mezclados con zeolitas o alumninosilicatos, o mezclados con formas ácidas, sódicas o intercambiadas con óxidos de Fe, Ce, o Zr o mezclas de los mismos de las zeolitas o aluminosilicatos.
2 O 25
En un segundo aspecto la presente invención se refiere a una mezcla que comprende tabaco seco y carbones activados mesoporosos, con un tamaño de partícula comprendido entre 1-100 flm, con una superficie SBET comprendida entre 1200-4200 m2/g, un volumen VM1C comprendido entre 0.4-1.2 cm3/g y un volumen VMESO comprendido entre 0.6-2.8 cm3/g como aditivo. En una realización más en particular, los carbones activados meso porosos tienen un tamaño de partícula comprendido entre 2-20 flm. Más en particular el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra entre 5-15flm.
30
En una realización más en particular, los carbones activados meso porosos de la mezcla se encuentran en una concentración comprendida entre 0.5-15% en peso con respecto del tabaco seco. Más en particular los carbones activados mesoporosos de la mezcla se encuentran en una concentración comprendida entre 2-7% en peso con respecto del tabaco seco.
En una realización en particular de la presente invención, los carbones activados mesoporosos de la mezcla presentan un tamaño de partícula comprendido entre 5 y 15 flm,
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una superficie SBET superior a 3000 m2/g, un volumen VM1C superior a 1.1 cm3/g y un volumen VMESO superior a 2.0 cm3/g.
Descripción de las figuras.
5
Figura 1. Isotermas de adsorción de N2 a 77K de los carbones activados utilizados, donde Vads STP (cm3/g) representa el volumen de gas adsorbido en condiciones normales a la presión relativa PIPo.
Figura 2. Imagen SEM típica de los carbones utilizados.
Figura 3. Detalle, entre los tiempos de retención de 15 y 21 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
10
Figura 4. Detalle, entre los tiempos de retención de 21 y 25 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
Figura 5. Detalle, entre los tiempos de retención de 25 y 55 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
15
Figura 6. Detalle, entre los tiempos de retención de 15 y 21 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
Figura 7. Detalle, entre los tiempos de retención de 21 y 25 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
Figura 8. Detalle, entre los tiempos de retención de 25 y 55 min, del cromatograma de los líquidos generados al fumar el tabaco 3R4F y 3R4F mezclado con el carbón LMA-414.
2 O
Descripción detallada de la invención
25 3 O
La presente invención se refiere al uso de carbones activados mezclados con el tabaco de modo que se encuentren presentes en el proceso de combustión de tabaco. El mecanismo por el que estos materiales son más o menos activos en la reducción de la emisión de determinadas sustancias en el proceso de pirólisis y combustión del tabaco puede ser de diversa naturaleza. En primer lugar hay que tener en cuenta que la presencia de este tipo de materiales, debido a su composición, esencialmente carbono, pueden contribuir a la elevación de la temperatura de la brasa del cigarrillo por su propia combustión, modificando sustancialmente los procesos de pirólisis del tabaco en las zonas próximas a la brasa, así como la combustión del tabaco. Además, su combustión genera fundamentalmente dióxido de carbono yagua, por lo que no contribuyen a la generación de nicotina y alquitranes. Por otra parte, y dependiendo de su estructura y grado de ordenación, pueden no sufrir procesos de combustión. Además, pueden retener por adsorción los compuestos generados en la
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pirólisis y combustión en las zonas calientes de la brasa y próximas a ella, de modo que
estos compuestos pueden sufrir reacciones de pirólisis u oxidación de forma sensiblemente
diferente a la que tendría lugar si no se encontrasen confinados en la estructura porosa de
estos materiales, o también pueden ser simplemente desorbidos sin sufrir mayor
5
modificación. Sin embargo, no todos los carbones activados son igualmente activos en este
proceso. El precursor del carbón activado, el grado de activación y la textura porosa
desarrollada, así como la presencia de agente activante u otros compuestos, juegan un
papel fundamental en los procesos de difusión del oxígeno y combustión del propio carbón,
así como en la posible adsorción-desorción y reacción de los productos generados en la
10
pirólisis y combustión del tabaco. Su granulometría y grado de ordenación, que puede
modificar su propia combustión y la permeabilidad del lecho de tabaco y carbón, son
aspectos que también pueden tener una notable influencia en los procesos que tienen lugar
en el fumado, por ejemplo, de un cigarrillo. El tipo de tabaco y los aditivos que contiene son
también variables a tener en cuenta. De este modo carbones muy activados pero
15
esencialmente microporosos, son capaces de reducir la generación de alquitranes y
nicotina, pero en mucha menor proporción que otros carbones activados de un grado de
activación elevado y con una mesoporosidad muy desarrollada. Estos materiales son
capaces de reducir drásticamente la generación de alquitranes, nicotina e incluso el
monóxido de carbono. Resulta evidente, por tanto, que la textura porosa juega un importante
2 O
papel en este proceso y hace de estos materiales unos excelentes candidatos para ser
utilizados con el objeto de reducir la emisión de compuestos tóxicos del tabaco.
Con el fin de demostrar el papel de los aditivos propuestos en esta patente, se fumaron
cigarrillos de referencia 3R4F de la Universidad de Kentucky y tabaco de cigarrillos de dos
marcas comerciales a los que se incorporaron distintos carbones activados, utilizando una
25
máquina de fumar que funcionaba de acuerdo con las siguientes variables de operación:
Condiciones de fumado de cigarrillos y de análisis de los productos generados
-Se fuman simultáneamente 10 cigarrillos, siguiendo las especificaciones de la norma
ISO 3308 (caladas de 2 s de duración, volumen aspirado 35 mL, frecuencia de
caladas 60 s y pérdida de presión en la calada menor de 300 Pa).
3O
-Los cigarrillos se acondicionan a 23°C y 60% de humedad relativa, manteniéndolos
en un desecador provisto de una disolución saturada de nitrito sódico, al menos
durante 48 h antes de ser fumados.
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-Durante el proceso de fumar, el humo, incluyendo ca, co2 y otros productos no condensables, atraviesa el filtro del cigarrillo así como una trampa (filtro de fibra de vidrio) ubicada antes de la bolsa de recogida de gases. Los productos no condensables se recogen en una bolsa Tediar para gases, que se reserva para su posterior análisis por cromatografía de gases (GC) y los productos condensables se recogen en el filtro del cigarrillo y en la trampa posterior. En ésta quedan retenidos los productos condensables que serían directamente inhalados por los fumadores.
-La presión de aspiración de la máquina de fumar es del orden de 150 cm de H20.
-Los productos condensables retenidos en la trampa se extraen con 2-propanol, asegurándose que se recuperan todos los compuestos retenidos en la trampa. A continuación el extracto se seca con sulfato sódico y se reserva para su posterior análisis por GC/MS.
-La determinación del contenido en CO y CO2 en la fracción no condensable se lleva a cabo por GC, utilizando un detector de conductividad térmica (GC-TCD) y una columna concéntrica CTRI utilizada para el análisis de O2, N2, CH4, CO2 Y ca, en un equipo SHIMADZU GC-14A, utilizando un calibrado mediante patrones externos. La cuantificación ha sido realizada calculando el factor de respuesta (gramos de compuesto/área de pico) de estos compuestos mediante la inyección de diferentes volúmenes (entre 0,5 y 2,5 mL) del patrón correspondiente (Monóxido de carbono, Dióxido de carbono, Hidrógeno, Metano y Oxígeno). Las condiciones del análisis son:
-Gas portador: He
-Temperatura del inyector: 28 oC
-Temperatura del detector: 110°C
-Volumen inyectado: 2.5 mL
-Flujo de columna constante: 40 mUmin
-Programa de temperatura del horno: isotermo a 110°C
-Tiempo análisis 20 min
-El resto de componentes no condensables se analizan por GC con detector de ionización de llama (GC-FID), utilizando una columna a GAS-PRO y las siguientes 3O condiciones:
-Temperatura del inyector: 150°C -Temperatura del detector: 210°C -Gas portador: Helio -Volumen de muestra inyectada: 150 IJL -Flujo de columna constante: 2 mUmin -Programa de temperatura del horno: -Temperatura inicial de la columna 35°C durante 10 min -Calentamiento hasta 100 oC con una rampa de 5°C/min -Calentamiento hasta 200 oC con una rampa de 15°C/min -Tiempo final: 10 min
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-Los compuestos condensables (extraídos con 2-propanol) se analizan por GC con detector por espectrometría de masas (GC-MS), utilizando una columna HP-5MS y las siguientes condiciones:
-Temperatura del inyector: 250°C -Gas portador: Helio -Volumen de muestra inyectada: 1 IJL -Flujo de columna constante: 2 mUmin -Programa de temperatura del horno: -Temperatura inicial de la columna 40°C durante 5 min -Calentamiento hasta 320°C con una rampa de 12°C/min -Tiempo final: 25 min
-Para la determinación de las cantidades obtenidas de cada compuesto, se lleva a cabo la integración del área bajo los picos cromatográficos y se utilizan los factores de respuesta correspondientes.
Condiciones de preparación de los cigarrillos
Para llevar a cabo todos los ensayos se prepararon cigarrillos en los que la picadura de tabaco se ha mezclado a mano con el carbón activo correspondiente. En todos los casos se utiliza un porcentaje nominal de un 5% en peso de aditivo. Los
cigarrillos se prepararon utilizando el procedimiento descrito en "condiciones de preparación de los cigarrillos" y utilizando los carbones activos cuyas características texturales se muestran en la tabla 1 (características texturales de los carbones activados utilizados). La figura 1 muestra las isotermas de adsorción de N2 a 77 K correspondientes. Se puede observar que se han utilizado carbones de elevado grado de activación y distinto porcentaje
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5
de mesoporosidad.
MUESTRA LMA-285 LMA-285-Ca LMA-41 LMA-47 LMA-414
S BET (m'/g) 1715 1237 2767 3263 3052 VMIC (cm"/g) 0.56 0.43 0.95 1.07 1.02
Tabla 1
V MESO (cm"/g)
0.67
0.56
0.32
0.98
1.09
10 Todos los carbones, excepto el LMA-41 tienen un marcado carácter mesoporoso, especialmente acusado en los LMA-47 y LMA-414. Son precisamente estos carbones los que presentan mayor actividad, como se verá en los ejemplos presentados. El aspecto de los materiales utilizados puede observarse en la figura 2, donde se puede apreciar que la mayor parte de las partículas se encuentra por encima de 10 J..lm, así como la presencia de
15 partícuiles de tamaño próximo a las 200 J..lm.
Ejemplos correspondientes a diferentes mezclas tabaco-carbón activo.
La tabla 2 muestra las mezclas ensayadas como ejemplo del efecto de los distintos
2 O carbones activados sobre (TABACO 1 Y TABACO 2).
los tabacos de referencia
Mezclas estudiadas
3R4F+LMA-414 3R4F+LMA-285 3R4F+LMA-285-Ca TABACO 1 + LMA-41 TABACO 1 +LMA-414 TABACO 1+ LMA-47 TABACO 2+LMA-47
3R4F y dos tabacos comerciales Tabla 2
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En las tablas 3, 4, 5 Y 6 se presentan los resultados obtenidos al fumar los cigarrillos utilizando las condiciones de preparación de los cigarrillos, las condiciones de fumado y de 5
análisis de los productos generados correspondientes a diferentes mezclas tabaco-aditivo. Se muestran los valores obtenidos para: -CO y CO2, en mg de compuesto/cigarrillo -cantidad de algunos productos tóxicos, en mg de compuesto/cigarrillo -materia particulada total (TPM) en mg/cigarrillo, calculada como:
10
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donde:
-mo es la masa de la trampa posterior al filtro, en mg, antes de fumar
-m1 es la masa de la trampa posterior al filtro, en mg, después de fumar q cigarrillos
15 -q es el número de cigarrillos fumados
La tabla 3 muestra el contenido en CO y CO2 en el humo del tabaco generado bajo condiciones controladas.
Muestra CO2 (mg/cigarrillo) ca (mg/cigarrillo)
3R4F 40.9 6.92 3R4F+LMA-414 36.9 5.55 3R4F+LMA-285 44.9 7.24 3R4F+LMA-285-Ca 38.7 7.21 TABACO 1 35.4 6.82 TABACO 1 +LMA-41 32.8 6.23 TABACO 1 +LMA-414 36.4 6.51 TABACO 1+LMA-47 30.0 5.75 TABACO 2 38.3 6.31 TABACO 2+LMA-47 26.2 3.25
20
Tabla 3
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La tabla 4 muestra el porcentaje de carbón, número de caladas, tabaco por cigarrillo y TPM obtenidos al fumar tabaco bajo condiciones controladas.
Muestra % carbón Caladas mg TPM tabaco/cigarrillo (mg/cigarrillol
3R4F 0.00 8 0.797 6.03 3R4F+LMA-414 3.97 8 0.796 1.08 3R4F+LMA-285 4.18 9 0.841 5.45 3R4F+LMA-285-Ca 4.13 8 0.836 4.18 TABACO 1 0.00 8 0.817 6.23 TABACO 1 +LMA-41 4.44 8 0.823 3.10 TABACO 1 +LMA-414 3.93 8 0.770 2.60 TABACO 1+LMA-47 3.96 8 0.806 3.73 TABACO 2 0.00 8 0.838 5.63 TABACO 2+LMA-47 3.71 8.5 0.854 0.87
Tabla 4
5 La tabla 5 muestra la generación (mg compuesto/cigarrillo) de diferentes compuestos tóxicos presentes en los gases recogidos en la bolsa Tediar tras fumar tabaco bajo condiciones controladas.
Muestra Propionaldehido Tolueno Benceno Acetaldehido
3R4F 1.55E-02 2.11E-02 9.71E-02 4.25E-01 3R4F+LMA-414 1.00E-02 1.14E-02 7.51 E-02 2.59E-01 3R4F+LMA-285-Ca 1.67E-02 1.55E-02 8.78E-02 3.63E-01 TABACO 1 1.26E-02 2.13E-02 8.03E-02 4.47E-01 TABACO 1 +LMA-414 1.19E-02 1.74E-02 9.93E-02 4.77E-01 TABACO 2 1.29E-02 1.68E-02 7.02E-02 3.29E-01 TABACO 2+LMA-47 5.40E-03 4. 1OE-03 3.41E-02 1.03E-01
10 Tabla 5
Muestra HCN Crotonaldehido
3R4F 7.80E-03 7.00E-03 3R4F+LMA-414 7.85E-03 4.10E-03 3R4F +LMA-285-Ca 8. 1OE-03 5.10E-03 TABACO 1 4.60E-03 4.80E-03 TABACO 1 +LMA-414 9.70E-03 4.00E-03 TABACO 2 7.90E-03 5.20E-03 TABACO 2+LMA-47 6.10E-03 2.80E-03
Tabla 5 continuación.
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imagen22
La Tabla 6 muestra la generación (mg compuesto/cigarrillo) de diferentes compuestos
tóxicos presentes en los productos condensables retenidos en la trampa posterior al filtro al
fumar tabaco bajo condiciones controladas.
Muestra Nicotina Fenol p-Cresol HidroQuinona Miosmina Cotinina
3R4F 4.77E-01 1.80E-04 -2.23E-03 2.46E-03 2.41E-03
3R4F+LMA-414 1.94E-01 ----6.60E-04
3R4F+LMA-285-Ca 3.06E-01 --3.06E-03 8.20E-04 1.35E-03
TABACO 1 4.67E-01 5.50E-04 -3.94E-03 1.24E-03 2.83E-03
TABACO 1+LMA-414 1.91 E-01 --1.52E-03 5.40E-04 4.70E-04
TABACO 2 4.56E-01 1.25E-03 1.15E-03 1.75E-02 2.74E-03 4.01 E-03
TABACO 2+LMA-47 5.22E-02 ----4.50E-04
5
Tabla 6
Las tablas 3 a 6 ponen de manifiesto que algunos de los carbones activos considerados en
los ejemplos, especialmente los de mayor carácter mesoporoso, proporcionan una reducción
significativa de la cantidad de compuestos tóxicos que aparecen en el humo del tabaco,
siendo sobre todo muy apreciable en los compuestos analizados en la fracción líquida
10
condensada. Se han analizado hasta 33 compuestos en los gases y 84 en los líquidos
retenidos en las trampas correspondientes a los picos de mayor área. Como se puede
observar en los cromatogramas presentados, todos los picos experimentan una notable
reducción, como se ha mostrado para unos compuestos seleccionados a modo de ejemplo
en las tablas anteriores. Muchos de los compuestos so prácticamente eliminados en
15
presencia del catalizador. Esta reducción supone, a su vez, una disminución de los
potenciales efectos negativos que causa el humo del tabaco en los fumadores activos y
pasivos, sin provocar cambios apreciables en las propiedades organolépticas y en el sabor y
en la consistencia del tabaco, y sin la generación aparente de otros compuestos no
deseables. Por otro lado, no sólo se reducen los compuestos tóxicos, sino que, en general,
2 O
también disminuye de manera apreciable la cantidad total de gases y de líquidos que se
forman al fumar el cigarrillo (materia total particulada, TPM, más los líquidos retenidos en el
filtro), mientras que aumenta el residuo sólido junto con las cenizas. Por otra parte no se ha
detectado presencia del catalizador en los filtros.
Tal y como se ha puesto de manifiesto con anterioridad, el uso de algunos de estos aditivos
25
provoca una reducción importante de las sustancias tóxicas presentes en el humo del
tabaco, como por ejemplo CO, nicotina, etc., así como de la cantidad total de productos
líquidos y gaseosos. Por ejemplo, en la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos para la
producción de CO y CO2 , expresada como mg de compuesto/cigarrillo, para un cigarrillo de
referencia y para mezclas con algunos de los carbones activos, que pueden considerarse
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representativos del resto. Como puede verse, la cantidad de CO obtenida cuando se utilizaron algunos de los carbones activos se ve reducida de entre un 20 a un 50%, dependiendo también del tabaco utilizado, mientras que la de CO2 se ve reducida del orden del 10-30%. En algunos casos los carbones no producen reducciones en estos compuestos.
5
Por otro lado, de acuerdo con los datos que se presentan en la tabla 4, y tal y como ya se ha puesto de manifiesto, los materiales estudiados también reducen la cantidad de productos líquidos condensados llegando a reducir la TPM entre un 20-80% del valor obtenido en el cigarrillo de referencia. En la tabla 5 se presentan, a título de ejemplo, los resultados obtenidos para la producción de algunos compuestos tóxicos y cancerígenos que aparecen lOen el humo del tabaco. Como puede verse, en la mayoría de los casos, el uso de los aditivos propuestos proporciona una reducción de más del 20% para gran cantidad de los compuestos, aunque como ya se ha comentado anteriormente, las reducciones conseguidas en la fracción gaseosa son inferiores a las conseguidas en la fracción líquida condensada. Por ejemplo, cuando se utiliza LMA-414 con el tabaco de referencia 3R4F como aditivo, se 15 observaron las siguientes reducciones con respecto al cigarrillo de referencia (%reducción=100(1-m/r), donde m=cantidad obtenida al usar el aditivo y r=cantidad obtenida
l
en el cigarrillo de referencia):
CO2, 9.9%; CO, 19.9%; TPM, 82%; nicotina, 59.4%; cotinina, 72.6%, acetaldehído, 38.9%; tolueno, 46.0%, y benceno, 22.7%.
2 O Las figuras 3 a 5 y 6 a 8 muestran dos cromatogramas correspondientes a los líquidos recogidos en los filtros Cambridge (sometidos a idénticos procesos de extracción y correspondientes al fumado de 10 cigarrillos) cuando se fumó el tabaco 3R4F y TABACO 1, Y estos tabacos mezclados con el carbón LMA-414, respectivamente. Los cromatogramas se han divido en tres para poder observar claramente los distintos compuestos, para ello, la
25 zona central de los mismos, correspondientes a los tiempos de retención donde aparece la nicotina (componente mayoritario) están a mayor escala en el eje de la y.
Se puede observar que todos los picos detectados han reducido su área notablemente, incluso algunos de ellos han desaparecido totalmente.
Por otra parte, todas las mezclas descritas pueden prepararse también mediante el uso de
3 O mezcladores rápidos, lechos fluidizados o arrastrados y cualquier otro tipo de equipos que favorezcan la mezcla entre la fibra de tabaco y el aditivo. También pueden utilizarse tamices para separar y recircular el aditivo que no se hubiese fijado sobre las fibras del tabaco. Por otro lado, para otras preparaciones diferentes de los cigarrillos convencionales, donde la preparación de las mezclas tabaco-aditivo deba realizarse de manera manual por parte del propio fumador, puede utilizarse un dispensador que proporcione la cantidad adecuada de catalizador para la preparación de tabaco rubio, negro, hoja picadura, tabaco de liar, tabaco de pipa y cualquier otro susceptible de ser fumado. Este dispensador puede consistir en un blister, donde cada cavidad contenga la cantidad seleccionada (entre 5 y 70 mg, de forma
imagen25
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5
que se obtenga entre 0.5 y 10 % con respecto al tabaco, que habitualmente se consumirá en porciones de alrededor de 1 g de tabaco), cápsulas individuales que contengan dichas cantidades, un recipiente que incluya una cucharilla calibrada o graduada o cualquier otro dispensador calibrado o formato de envase que permita la dosificación adecuada. Para preparar el producto listo para fumar (MYO, RYO, pipa u otras formas), el contenido del
10 dispensador calibrado o del envase seleccionado se vierte sobre la fibra de tabaco y se mezcla cuidadosamente con la mano. Este procedimiento garantiza excelentes resultados, tan buenos como los que se presentan en las tablas 3 a 6.
Estos carbones activados pueden también utilizarse mezclados con otros aditivos o impregnados con materiales no tóxicos del tipo de compuestos de potasio, calcio, sodio,
15 hierro, que puede modificar el comportamiento de los mismos y la evolución de compuestos del tipo co.
imagen27

Claims (5)

  1. imagen1
    REIVINDICACIONES
    5
    1. Uso de carbones activados mesoporosos con un tamaño de partícula comprendido entre 1 -100 /!m, con una superficie SSET comprendida entre 1200-4200 m2/g, un volumen VM1C comprendido entre 0.4-1.2 cm3/g y un volumen VMESO comprendido entre 0.6-2.8 cm 3/g como aditivo para reducir las sustancias tóxicas y cancerígenas presentes en el humo del tabaco.
  2. 2. Uso según la reivindicación 1, donde el tamaño de partícula se encuentra comprendido entre 2-20/!m.
  3. 3. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tamaño de partícula se encuentra comprendido entre 5-15/!m.
    10
    4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los carbones activados mesoporosos están impregnados con materiales de tipo carbonatos o hidróxidos de metales como el Na, Ca, Fe, Ce o Zr, o mezclados con zeolitas o alumninosilicatos, o mezclados con formas ácidas, sódicas o intercambiadas con óxidos de Fe, Ce, o Zr o mezclas de los mismos de las zeolitas o aluminosilicatos.
    15
    5. Mezcla que comprende tabaco seco y carbones activados mesoporosos, con un tamaño de partícula comprendido entre 1-100 /!m, con una superficie SSET comprendida entre 12004200 m 2/g, un volumen VM1C comprendido entre 0.4-1.2 cm3/g y un volumen VMESO comprendido entre 0.6-2.8 cm3/g como aditivo.
    2O
    6. Mezcla según la reivindicación 5, donde el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra comprendido entre 2-20/!m.
  4. 7. Mezcla según la reivindicación 6, donde el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra comprendido entre 5-15/!m.
    25
    8. Mezcla según la reivindicación 5, caracterizada por que los carbones activados mesoporosos se encuentran en una concentración comprendida entre 0.5-15% en peso con respecto del tabaco seco.
  5. 9. Mezcla según la reivindicación 8, caracterizada por que los carbones mesoporosos se encuentran en una concentración comprendida entre 2-7% en respecto del tabaco seco.
    activados peso con
    3O
    10. Mezcla según cualquiera de las reivindicaciones 5-9, caracterizada por que los carbones activados mesoporosos presenta un tamaño de partícula comprendido entre 5 y 15 /!m, con una superficie SSET superior a 3000 m2/g, un volumen VM1C superior a 1.1 cm3/g y un volumen VMESO superior a 2.0 cm3/g.
    imagen2
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