E E 8 '' '2') i'c'a7j

Transkriptio

1 t9 SUOMI-FINLAND ~ KUULUTUSJULKAISU-UTd-AGGNINGSSKRlFT46rj87 tt 5t Kv.lk./Int.Cl. A 24 b'15 / t Patenttihakemus-Patentansokning Q Hakemispaiva-Ansokningsdag r.. Q Alkupaiva-Giitighetsdag Patentti- ja rekisterihallitus Patent- och registerst yrelsen 41 Tullut julkiseksi - Blivit offentlig Nahtavaksipanon ja kuul.julkaisun pvm.- Ansokan utlagd och uti.skriften publicerad Pyydetty etuolkeus-begard priorltet USA(US) r (71) Philip Morris Incorporated, 100 Park Avenuet New York 10017, New York, USA(US) (72) Keksijat-Uppfinnares John D. Hind, 4106 Cambridge Road, Richmond, Virginia, William C. Hopkins, 3404 Maury Street, Richmond, Virginia, USA(US) Asiamies-0mbuds Oy Kolster Ab" (54) Tupakan- korvikeaine - Ersattningmaterial forr tobi- CILC E E 8 '' '2') i'c'a7j Taman keksinnon kohteena on tupakan korvikeaine, joka on vapaa' luonnollisesta tupakasta ja'-joka sisaltaa seoksen, jossa on 5-95 paino-% kalvon muodostavaa ainetta ja 5-95 paino-% mineraalista.ainetta. Erikoisemmin keksinto koskee polttamisainetta, jota voidaan sisallyttaa savukkeisiin, piippu- ja muihin polttamisaineisiin, joko ainoana polttamisaineksena tai tupakan osittaisena vaihtoaineksena. Kuitenkin polttamisainesten ominaisuuksiin kuuluu ; etta tupakan korvikkeen valmistaminen on.erittain vaikea tehtava. Polttamisen ja tupakoitsijaa tyydyttavan aineksen valmistuksen moninaisuus seka maun tf _etta tuoksun suhteen seka.myas muut ominaisuudet, jotka ovat polttajil- ;.le mieluisat, tekevat taman tapaisen tuotteen.valmistuksen.vaikeaksi. -,Monista varsa.nkin sodan.aikana tehdyista yrityksista.huolimatta tehdyt ;yritykset eivat johtaneet tyydyttavan tupakan, korvikkeen kehittamiseen. Tupakkataimen.biologiset.kasvun edellytykset eroavat huomatta-,vasti sellaisen savun kehittamisen kemiallisista ja fysikaalisista vaatimuksista,.joka on polttajan..kannalta katsoen toivottava. Siten tu-,pakassa :on.us,ein aineksia,.,.jo,tka aikaansaavat epamiellyttavan savun poltta}an kannalta_katsoen_.ja<jotka,alentavasti vaikuttavat tupakka- _tuotteiden~ :kehit,taman.'savun, laatuun. :Nain,ollen, tupakkaan'sisaltyy, usein- aine?csie.tupakanw ollessat luonraontuote, jotka mieluimmin saisivat

2 2 olla siita poissa, jos tupakan kayttajat saisivat lausua t~sta mielipiteensa. Taman lisaksi tupakan laatu vaihtelee huomattavasti sadosta satoon, jopa lehdesta lehteenkin seka kemiallisen etta fysikaalisen kokoonpanonsa suhteen. Olisi selvasti asian eduksi, jos poltettava tuote voitaisiin kehitta~ siten, etta silla olisi kaikki toivottavat tupakan ominaisuudet eika mitaan tupakan ei-toivottuja ominaisuuksia. Taman tapainen tupakan korvike eli synteettinen tuote tekisii niitten aines-l-en poi.s jattamisen mahdollise ;csi, joilla on alentava vaikutus seka hiologisesti etta organoleptisesti, seka-sallisi sellaisten ainesten mukaanliittamisen poltettavaan tuotteeseen, jotka ovat osoittautuneet polttamiselle toivottavaksi. Synteettista tuptetta on yritetty valmista.a korvikkeena tupakalle. Kuitenkaan ei taydellisesti tyydyttavaa tuotetta ole onnistuttu valmistamaan ennen tassa selostettua keksintoa. Tosiasiat todistavat, ettei mita.n sellaista synteettista tuotetta ole pystytty valmistamaan, joka lahes}c&an vastaisi tupakanpolton laadullisia ominaisuuksia. Tassa selostetun keksinnon mukaan, tupakkakorvike on kehitetty, joka pystyy antamaan luonnontupakan tyydytyksen ja tupakoimisen nautinnon ja j.oka samanaikaisesti on vapaa luonnontupakassa usein esiintyvista epamiellyttavista ominaisuuksista. Edelleen, tama keksinto aikaansaa,., Ss: r..,~= polttptuotteen, joka on taysin yhtenainen ja joka.voidaan valmistaa valvonnan alaisena. Keksinnon.mukaisen tupakan korvikeaineen tunnusme.rkit.ilmenevat oheisista patenttivaatimukista. Taman keksinnon mukaisesti poltettava tuote, joka palvelee ' tupakan korvikkeena, valmistetaan uudella tavalla huolellisesti valituista osa-aineksista. Paaasiallisesti kaytetyt osa-ainekset ovat taman keksinnon mukaar< seuraavat : (1) kalvon muodostava aines, ja (2) mineraaliaines. Mainit:ut kaksi ainesta selost:etaan lahemmin seuraavassa. (1). Kalvon muodostava aines. Kalvon muodostava ames on lahinna pektii.ninen aine, joka alempana selostetaan yksityiskohtaisemmin, mutta saatta:a mytss olla algiinista tai seh tapaista ainetta. Kalvon muodostava airaes.saattaa oila kumityyppinen happo, jonka happoluku on yli 30 milligramma.a ;KOH per grammaa happoa. Eras ainesluokka polyuronisten happojen kalsiumi-magnesiumi-kaliumi-natriumisuolat, muodostavat noin kolmann.ek-. _.. ~ sen tupakkalehden rakenteisista karbohydraateista ja muodostavat, yhdistet:yssa muodoss'aan, tarpeellisen hiilen kivennaistuen. Taman luokan aineisiin sisaltyvat.tupakasta saadut happopektiinit ja pektaatit, pektii.ni sitruskasveista} algiinihappo, polyuroniset hapot, niitten suolat, algiinihapon synteettiset esterit, pektisten happojen esterit :, tai jot= kut.:muut ka].von' muodostavat pektiinit, joita voidaari 3tayttaa `kalvon :

3 muodostajina. Pektiineja voidaan kayttaa eriasteisina metylointiin nahden. Keksinnon mukaan voidaan myds kayttaa korkean ja alhaisen molekyylipainon omaavia pektisia aineksia. Ensi sijassa kaytetaan pektiinisia aineksia, jotka koostumukseltaan ovat sellaisten tupakankasvin osien johdannaisia, jotka sisaltavat maa-alkalimetallien ristisidoksia, jotka valmistetaan seuraavasti : 1. Asettamalla mainitun tupakkakasvin osat kosketukseen kasi ttelyliuoksen kanssa, joka sisaltaa maa-alka3.imetallien ristisidoksia havittavaa reagenssia ; - 2. Ainakin osittainen muodostuneitten tupakkapektiinien vapauttaminen kasitellyn tupakkakasvin valitiloista ; ja 3. Talteenottamalla mainitut tupakan pektiinit. Taman kaltainen aine muodostaa erinomaisen kalvon muodostavan aineksen. Seuraavassa tullaan selostamaan muutamia taman tapaisten pektiinien valmistusmenetelmia. Seuraavassa selostuksessa nimike pektiiniaine (miakavuussyista, ellei muuta ole mainittu, nimike "pektiini" tullaan seuraavassa kayttamaa.n pektiiniainetta tarkoittaen) tulee tarkoittamaan niita aineita, jotka esiintyvat useissa kasvituotteissa. Ne muodostuvat paaasiassa osittain metyloiduista galakturonihapoista,-jotka on,yhdistetty pitkiksi ketjuiksi., ~ Tupakkakasvista 1t3ydettavat pektiinit sisaltavat asetyyliryhmia ja eroavat kaupallisista pektiineista, jotka esiintyvat muissa-kasveissa ja joihin kuuluvat sokerijuurikaspektiinit seka sitrus- ja hedelmapektiinit. Tupakan protopektiinit yksinomaan ovat kuumaan veteen liukenemattomia ja useasti pektiini3~etjut ovat erikoisen pysyvaisia emaksisissa liuoksissa verrattuna protopektiineihin monista muista lahteista ja.ne sisaltavat paaasiassa.veteen-liukenemattomia pektiineja (protopektiineja), jotka muodostuvat osittain esteroityjen ja hieman asetyloitujen :galakturonihapon polymeerien kalsiumi- ja magnesiumisuoloista. Kaksoisvalenssiset.atomit ja/tai magneesiumiatomit toimivat happoketjujen valisina ;risti-a sidoksina siten tehden polymeerit veteen liukenemattomiksi. Kuvauksena voidaan galakturonihapon polymeerin kalsiumsuolan rakenne ;ilmaista seu-. raavasti :

4 1 4 1 ristisidos ristisidos _..! CH OOCa 3 C00 OH COOC a - j OH OH C 0 C C 0 ~H ' I Hh" \ ~ \ l H H ` O-C-H H-C---O-- C-H -- H-C- --H -O 7 o \ H H \ H H\ ' ~ H / H /H \ / C ~. 0 C ~ C 0 ~ I uu I COOCH { 3 OH OH OH OH 000CH3 Vaikkakin pektiinit ovat jo kauan olleet tunnetteja kasvien " kudosten aineksina, on pektiinien erottaminen muista kasvin aineiksista seka niitten pelkistaminen homogeenisena aineksena ttiottanut erittain suuria vaikeuksia. Pektiinin talteenottaminen tupakasta on jopa vaikeampaa kuin pektiinin erottaminen muista kasveista. Ne tupakan osat, joita voidaan kayttaa hyvaksi taman keksinnon. puitt:eissa, ovat tupakan lehdet, varret ja korret, tai niitten sekoitus joko levyina hiutaleina tai muun muotoisina. Ainekset on"edullisesti rouhittu, leikattu tai muulla tavalla kasitelty ja muokattu siten, etta niitten pinta-ala on mahdollisimman suuri. Kasvinosia, jotka kasittavat varret ja keskiruoteet ja joita'kutsutaan usein varsi-tupakaksi (peti.ole), muodostavat halutun lahtoaineen. Tupakan korret sisaltavat p:ienempia maaria pekti.sta ainetta, mutta voidaan" myos kayttaa tah- an tarknitukseen. Prosessin ensimmaisessa vaiheessa, tupakan`pektiinit vapautetaan.,tupakan pektisesta aineksesta antaen.pektisten aineitten reagoida reagenssgn kanssa, joka reagoi niihin sisaltyvan kalsiumin,(ja/tai magne= siumin) kanssa muodostaen aihaisemman kalsiumionimaaran ja magnesi :umin kyseessa ollessa magnesiumionikonsentraation sisaltavan tuotteen kasittelyliuoksessa kuin luonnossa esiintyy kalsium (tai magnesium) pektaatissa. Konsentraatiolla tarkoitetaan kes.kimaaraista konsentraatiota tai aktiivisuutta ilmaistuna Glasstonen teoksessa : "Textbook of Physical Chemistry/1 toinen painos, page 945, D.V. Nostrand Company, Inc..Reaktio voidaan yleisesti ilmaista yhtalt311a. I, :joka kuvaa yhden tupakka-protopektiinityypin (galakturonitiapon

5 5 kalsiumsuolan), reaktiota'jossa kalsiumin ristisidokset esiintyvat yhdessa taman keksinnon mukaisen reagenssin kanssa. Yhtalossa R on vety, jossa tuotteessa on pektinen happo, tai monovalentti epaorgaaninen kationi, kuten natrium, kalium tai ammonium. Yhtala I on seuraava : YHTALd I r'stisidos 3 1 COOC a - CH C00 C._0 OH I H Hl / ~~H O-C-H H-C--g--C-H H-C-O- + Z-R \ /H OH OH COOCH3. KALSIUMPEKTAATTI Taman keksinndn mukainen kasittelyreagenssi -O-C-H H-C--O-- C-H- H-C-d- H _~ f PF OH OH COOCH3 PEKTINEN HAPPO TAI LIUKENEVA PEKTAATTI Tuote, jolla on alhaisempi sempi kationikonsentraatio kuin kasittelyliuoksen.kalsiumpektaatilla. Yhden proses0 i -toteuttamistavan,'mukaises.ti reagenssi, joka`voi.`' olla ~a mieltiummin.-~ra,,, vesil~uos,.toimi.i "muodostaen'sao`stuksen `kalsiumin"}

6 ja magnesiumin kanssa, jolloih se saattaa olla veteen liukeneva yb;sivalenssinen metallisuola, jonka kaava on MnX, jossa M on yksivalenssi.nen epaorgaaninen kationi, n on kokonaisluku arvoltaan 1, 2 tai 3 ja X on anioni, joka voi olla yksi tai monivalenssinen, siten etta kaavan CapXq mukainen kalsiumsuola on paaasiassa liukenematon kasittelyliuokseen ja p seka q ovat X :n funtkioarvoa vastaavia kokonaislukuja. Yksivalenssiset kationit, jotka ovat tehokkaat, ovat alkaalimetalleja, kuten natrium, kalium ja litium ja kasittavat myos sen kaltaisia mono- _ valenssisia kationeja kuten ammonium ja substituoituja ammoniumioneja - (NR4)+, jossa R=aryli tai alkyyli. Molekyyliin anioni osa saattaa olla COg, PO~, HP04, H2P04 ja niin edespain. Esime'rkiksi,yhdistelma MnX voi olla natriumkarbonaattia Na2C03, koska natrium on yksivalenssinen epaorgaaninen kationi ja kalsiumkarbonaatti on paaasiassa veteen liukenematon. Muita edustavia esimerkkeja saostavista aineista ovat ortofosfaatit, ja metafosfaatit ja natrium, kalium, litium ja ammoniumkarbonaatit. Ortofosfaattien kohdalla molekyylin anioniosa saattaa olla joko PO4, HP04 tai H2P04. Esimerkiksi erikoisesti, ammoniumortofosfaattia kaytettaessa saostusaine on kalsium ja/tai magnesiumammoniumfosfaattia. Taman reaktion ph arvon tulisi olla valilla 5,8 ja 10 ja lampatilan mieluummin valilla 25 C ja noin 135 C aikana, jonka pituus on l minuu- ~ tista moiri 24 tuntiin saakka. Esimerkkina saostusaineesta mainittakoon natriumkarbonaatti, kaliumkarbonaatti, litiumkarbonaatti, ammoniumortofosfaatti, aminoniumhappofosfaatti ja natriumortofosfaatti. Toise;i prosessin toteuttamistava.n mukaisesti reagenssi toimii -eristaen kalsiumin ja.magnesiumin toisistaan, erottaen kalsium- ja magnesiumatomit muodostaen sen kanssa liukenevia komplekseja. Sopivat taman tyypin reagenssit sisaltavat.jonkun pidattavan aineksen, joka muodostaa kompleksin tai ketaalin yhdessa kalsiumin tai magnesiumin kanssa erottaen ne ja estaen samalla.jalleen ristisidoksen muodostumisen pektiinin.kanssa. Taman tapaisia pidattavia aineksia ovat esim. etyleenidiaminiitetra-asetaattien happo :ja saman.kaltaiset aminohapot, alkalimetallien polymetafosfaatit kuten terta-metafosfaatit, heksametafosfaatit 'ja trimetafosfaatit, pyrofosfaatit ja tripolyfosfaatit, kuten natriumheksametafosfaatti, tetranatriumpyrofosfaatti ja pentanatriumtripolyfosfaatti..toiminta pidatysainesta kaytettaessa voi olla joko kompleksin tai.kelaatin muodostuminen ; kummassakin tapauksessa kalsium- ja magnesiumoneja`.ei ole enaan kaytettavaria liuoksen pektaatti-ioneihin yhtymista.varten :.Monet luonnossa esiintyvat amiinit ja peptiidit ovat myds tehokkaitaqpidatysaineksia.kalsiumille ja/tai magnesiumille. Edustavina esimerkke3.na4maznii,takoon.e,alan<asparttinen happo, glysiini, glykyyt ligly. a,a.nz, ;.gluta~ihappo, seriini ;i;,tyrosiini ja di-iodo-l-tyrosiini.-

7 . Aminohappoja, jotka ovat tehokkaita kelaatin liuokkeita, ovat betaalaniinia, N,N-diasetinhappoa ; aminobarbituurihappoa, N,N-diasetinhappoa ; 2-amino-bentsohappoa, N,N-diasetihappoa ; beta-aminoetyylifosfoonihappoa, N,N-diasetinhappoa ; beta-amino-etyylisulfonihappoa, N,Ndiaseti-happoa ja etyleenidiamiini-tetra-asetaattihappoa. Taman reaktion ph-arvon on oltava valilla 4 ja 10 ja lampotilan tulisi olla valilla 0 C ja noin 145 C aikana, joka kestaa 1 minuutista noin 24 tuntiin asti. Reagenssi saattaa toimia osittain saostavana reagenssina, taman keksinnon ensimmaisen toteuttamistavan mukaisesti, ositta3n pidatysaineksena taman keksinnon toisen toteuttamistavan mukaan. Taman kaltainen reagenssi on esimerkiksi DAP (diammonium-monohydrogeni-ortofosfaatti), Prosessin kolmannen toteuttamis'tavan mukaan reagenssi on happo, joka muodostaa erotetun mutta liukenemattoman vapaan pektisen hapon ja liukenevia kalsium- ja magnesiumsuoloja. Sopivat hapot sisaltavat inorgaanisia happoja, kuten suolahappoa, fosforihappoa, ja rikkihappoa ja senkaltaisia happoja, jotka muodostavat kalsium- ja magnesiumsuoloja,seu- 4- raavien olosuhteitten vallitessa. Happo voidaan kayttaa 0,25 N - 5,0 N liuoksina, mieluummin 0,5 N - 1,0 N liuoksina. Tarkka laimennuksen ja kaytettavan aineen k maara vaihtelee kulloinkin kaytetyn hapon mukaan, maaraavana e i0ana on aznoastaan vaatimus etta ri..ttava happomaara on la.sna muuttaakseen kasxteltavassa tapauksessa olevan kalsium- ja magnesium-maaran. ; Happokasittely.,'. on mieluummin..,,,.suoritettava... _ lampotilassa joka on valilla -1 C.ja.55 C..Happokasittely kasittaa tupakanosien reagoinnin hapon kanssa, kun,nes_sekoitus on.saavuttanut ph-arvon valilla 1,0,ja. 2,5. Yleensa ph-arvo,viedaan valille 1,0 ja 1,7 ja mieluummin valille 1,15 ja 1,55. Taman kasittelyn.kestoaika on noin 10 minuutista 24-tuntii.n.saakka riippuen osittain tupakkaosasten suuruudesta. Mieluummin nain syntyhyt sekoitus pestaan vedella. Tama huuhtelu-' vaihe on mieluummin suoritettava lampatilassa, joka on noin C ja....,.,.. :. mieluummin tislatulla vedella. Tata.pesuvaihetta suoritettaessa on kaytettava riittavasti vetta kalsium- ja magnesiumsuolojen poistamiseen ; suolojen, jotka syntyvat ylla selostetun kasittelyn ohella ; siten tarvitaan vahintain kaksi tilavuusosaa vetta happokasittelyn kehittamaa tilavuusmaaraa kohti. Pesuvesi erotetaan tupakasta sopivin keinoin, esimerkiksi lingon, suodatinpuristimen, Buchnertorven tai jonkin muun laitteen avulla, jossa nesteet voidaan erottaa kiinteista aineista. Sekoitus, joka saadaan tuloksena happokasittelysta ja mieluummin F.-... edella selostetun vesipesun tultua suoritetuksi, saadetaan.lisaamalla emaksista ainetta,ph arvoon ; : joka on valilla 2,7 ja 10,5 ' ~,~k i; ~. ^. :a i-r ~._.., ,......_.....,.,.... Sopivat_. emaksisetfaineet sisaltavat alkalimetallia. ja ammoniumhydroksidia ja.j:~s-r.. ~.'i,.t.+.?3_..-%g... t' ,ti......

8 1 8 1 alkalimetallisuoloja, kuten natrium-bikarbonaattia, kaliumkarbonaattia, kaliumfosfaattia ja samankaltaisia suoloja, jotka muuttavat pektisen hapon liukenevaan muotoon. Emaksinen - aines voi olla veteenliukeneva yhdistelma, joka sisaltaa yksivalenssisen epaorgaanisen kationin, joka pystyy tuottamaan hydroksidi-ioneja veteen liuonneena. Esimerkkeina taman kaltaisista aineista mainittakoon aikaisemman lisaksi ammoniumhydroksidi, natriumhydroksidi, kaliumhydroksidi ja litiumhydroksidi. Mieluummin emaksill'a ]sasittelya jatketaan, kunnes sekoituksen ph-arvo on. saavuttanut arvon valilla 4,75 ja 5,5. Taman vaiheen lampotila on pysyteltava valilla -1 C ja 45 C, mutta on mieluummin oltava C. Emaksinen aines on mieluummin kiinteittein osasten muodossa tai liuoksina, joiden konsentraatio on noin Yhteenvetona voidaan mainita, etta eniimmaisen toteuttamistavan ensimmainen vaihe kalsiumin ja magnesiumin ristisidosten poistamiseksi tu.pakan osasista tarkoittaa sita, etta kasittelyaines Z-R vaikuttaa tupakan protopektiinin kalsium- ja/tai magnesiumristisidoksiin ja muodostaa saostuksen, joka on kalsium- ja/tai magnesiumsuola, siten poista.en kalsium- ja/tai magnesiumin ristisidokset tupakan protopektiinista ja. liuoksesta, Toisen toteuttamistavan ensimmaisessa vaiheessa kasittelyaines'z-r on eristava aines, joka 7nuodostaa kompleksin tai kelaatin tupakan protopektiinin magnesiumista ja/tai kalsiumista ja estaa kalsiumin ja/tai magnesiumin yhdistymisen jalleen pektiiniin. Kolraannen toteutta.mistavan ensimmaisessa vaiheessa on kasittelyaines Z-R happo, joka vaikuttaa tupakan protopektiinin kalsium-'ja/tai magnesiumristisidoksiin muodostaen liukenevia kalsium- ja/tai"magnesiumsuoloja, jotka sittemmin pestaan pois kosketuksesta pektiinin kanssa. Kummankin kahden ensimmaisen toteuttamistavan prosessin ensim-" maisessa vaiheessa tuotettu pektiini on s'ellaisessa tilassa, etta se pystyy vapautumaan tupakan solurakenteesta, R yhtalossa I"ollessa yksiva.lenssinen epaorgaaninen kationi, kuten natrium. Kolmannen toteuttamista.van ensimmaisessa vaiheessa happokasittelysta koituva liukenematon pektinen happo on annettava reagoida emaksisen aineksen kanssa ennen sen erottamista tupakan solurakenteesta. Tupakkapektiinien tultua vapautetuiksi tupakasta, poistamalla kalsiumin ja magnesiumin ristisidokset on ne erotettava tupakan valitiloista. Toisin sanoen, ne ovat alttiina liuoksen tai sekoituksen vaikutukselle tai maaratyissa tapauksissa ne saostuvat tupakan osasten pinnalle. Toteuttamistavan 1 ja 2 mukaan tama vapauttaminen voidaan toteuttaa rinnan :ensimmaisen vaiheen kanssa kasittelyreagenssin liuoksen reagoidessaoj Toteuttarnistavan 3 mukaan, kuten.edella1'on osoitettu ; kas`itte-

9 9 lysta saatu liukenematon pektinen happo tulisi reagoida emaksisen aineksen kanssa ennen vapautumista. Tassa tapauksessa vapautuminen voi olla samanaikainen emaksisen aineksen lisaamisen kanssa pesutoiminnasta johtuen. Joka tapauksessa voidaan kayttaa lisaa kasittelynestetta tai vetta vapauttamisen aikaansaamiseksi kasiteltyjen tupakan osasten pesuvaikutuksen avulla. Prosessimme seuraavan vaiheen mukaisesti vapautuneet ja erotetut tupakkapektiinit voidaan taman jalkeen saostaa kasittelyliuoksesta, esimerkiksi muodostettaessa liukenemattomaksi pektiseksi hapoksi tai pektisen hapon liukenemattomaksi suolaksi taikka veteen sekoittuvan liuottimen vaikutuksesta, kuten asetooni tai etyylialkoholi aiheuttaen veteen liukenevan pektisen hapon suolan poistumisen liuoksesta. Tupakkapektiiniliuosten, kuten natrium- ja kaliumpektinaattien ja/tai pektattien ollessa kyseessa, voidaan tama toteuttaa tekemalla liuos happameksi, kunnes pektiinit saostuvat tai lisaamalla hyyteloimisainetta, kuten alkoholiliuosta, mieluummin sellaista, jonka ph-arvo <..; :.. on valilla 1 ja 9 mieluummin valilla 1'ja 5. Alkoholiliuoksen ph-arvoa voidaan saannostella lisaamalla alkoholiin mineraalihappoa kuten HC1. Vaikkakin suosituin hyyteloitymisaine on etanoli, voidaan kayttaa mielivaltaista orgaanista veteen liukenevaa orgaanista liuotinta ;'jonka ~_ atomimaara on jopa 10 hiiliatomia, esimerkiksi ketonia~,'kuten -asetonia, tai dieetteria, kuten d'ioksaania : Veteen sekoittautumattomia~ ;liuottimia kuten eetteria, esimerkiksi etyylieetteria, 'voidaan lcayttaa` yhdessa'-~` ` veteen liukenevien liuottimen ; kuten asetoonin'kanssa. `'' -' Tupakanpektiinit voidaan ottaa talteen vakevoittamalla liuosta.tai niit& sisaltavassa sekoituksessa, kunnes ne~saostuvat :'Tata saos= tusta voidaan myos kasittaa venymattomana massana, koska pektii :niliuos ~ vakevdityessaan yleens.a muuttuu progressiivisesti-yhasitkeammaksi-ja"- lopulta kuivuessaan jattaa lasimaisen kiintean-sakan jalkeensa~ ;-`-' Edullinen alustava toimenpide taman keksinnon"mukaan'kasitta~"-' tupakkakasvin osasten vesipesun, jotka.osaset mieluummin `ovat~jyrsityt-` tai leikatut suhteellisen pieneen kokoon. Tama vesi~poistaa epapuhtaudet, jotka muuten estaisivat myohemmat kasittelyt'taman :keksirinon`mu- " kaisesti. Taman tapaisen kylman veden pesuvaihe on erikoisen-tarpeelli'' nen.silloin kun alkaalimetallien karbonaatteja kayteti aan-'reagenssina-'- ensimmaisessa vaiheessa. Yleensa taman tapaiseen vesipesutoimitukseen ' on kaytettava riittavasti vetta kaikkien tupakkakasvin osasten peittamiseksi. Veden lampotila voi olla valilla 710C ja 100 C,-mutta -mieiuum- N min,20 C ja vesipesun.tulisi yleensa jatkua Sekoittaminen pesun kestaessa on toivottavaa ", inutta ei' `v~lttam~tdnta '

10 10 Vesipesun paatyttya vesi voidaan poistaa tupakan osasista suodattamalla, dekanteeraamalla tai muulla sopivalla tavalla. Termia "tupakkapektiini" on kauttaaltaan tassa selosteessa ka.ytetty tarkoittamaan "vapautettua tupakkapektiinia" ja sanonta tarkoittaa pektiineja, jotka on erotettu tai vapautettu tupakasta eivatka taman johdosta ole sidottu tupakan rakenteeseen, siten eroten liukenema.ttomista.luonnonomaisista protopektiineista, jotka ovat sidotut kasvin solurakenteeseen. Termi sisaltaa vapaat pektiiniset tai pektiset hapot, seka liukenevat suolat kuten natrium, kalium, ammoniumpektaatit ja pektinaatit, seka liukenemattomat suolat kuten kalsium- ja magnesiumpektaatit ja pektinaatit, riippuen menetelmasta, jonka mukaan ne saadaan ja vapautetaan luonnonomaisesta liukenemattomasta protopektiinista. (2) Mineraaliaines. Tama aines, jota kaytetaan oikeitten palamisominaisuuksien yllapitarniseksi ja oikean tuhkan aikaansaamiseksi poltettavasta tuotteesta, on muodostettu alkalimetallin suolasta tai alkaalisten maametallien suoloista, esimerkiksi kalsium-, natrium-, kaliumtai magnesiumsuolasta tai savesta. Kuten y11a olevasta kalvon.muodostavia aineksia koskevasta tutkistalusta selviaa, monet kalvon muodostavat ainekset sisaltavat yhdistettya natriumia, kaliumia, kalsiumia.tai.,magnesiumia ja.sisaltavat~siten ~ riittavasti "mineraaliaineks ia" ' taman.,keksinnon,tarkoitukseen. Tama yhdiste-tty mineraali, esimerkiksi kalsiumpektaatin ja kaliumpektaatin seos, voidaan valmistaa tupakan ko.rvikkeeksi, joka-.omistaa'tyydyttavat,palamisominaisuudet. Useimmiten kalvon muodostava.' aines korvataan muilla-` -.~.n~.:.._ mineraaleilla. Monessa,tapaukse.ssa on toivottavaa ja suotavaa, :etta lisataan.veteen liukenemattomia mineraale7a kuten kalsiumia ;ja/taimagnesiumortofo.sfaattia,.pyrofosfaattia, polyfosfaattia ja-senkaltaisia. Erikoisen.edullinen mineraaliaines-on-saostettu trikalsiumfosfaatti ; :'joka on kalsinoitu 1000 Csn lampot'ilassa kolmen tunnin ajan'.._nilista'fos- : faateasta on se.,erikoinen etu,.etta ne pystyvat.vapauttamaan'ne'"pienet maarai :.kalsium- ja.magnesiumioneja ;-,jotka tarvitaanaoikean kokoonpanori` omaavien yhdisteitten erottamiseksi,ter.ashihnalle,tai sen kaltaiselle valettaessa, kuten.-tassa selosteessa on mydhemmin esitetty'. 'Tama-ominaisuus on erikoisen tarkea kun yhdisteet eivat.sisalla.kuituaineita ;~jotka 0 no :rmaalisti tayttavat.tarai3n tehtavan.,=sopivia-alkalimetallien=suoloja ja alkalisten maametallien suoloja, joita voidaan.kayttaa taman keksinnon puitteissa,.ovat seuraavat kaliumklovidi, kaliumsulfaatti,"kalium-' fosfazttti, kaliumnitraatti, ~natriumklorid3.,.'natriumsulfaatti ; :'natriuin- ` tj. fosfa~btti.,., kaliumnitraatti,.kalsiumkioridi,'.kalsiumsulfaatti,-okalsium=" fosfaatti,~ka1siumnitraatti, ;magnesiumkloridi,x ;magnesiums.ulfaatti ;i magnes'iumfosfaatti ; magnesiumnitraatti', lits.umkloridi,` litiumsulfaatti,

11 litiumnitraatti ja muut samankaltaiset. Lbytyy useita savilaatuja jotka sopivat mineraalitaytteiksi. Savet ovat aluminin, kalsiumin, magnesiumin ja sinkin silikaattihydraattien seoksia, jotka tavallisesti sisaltavat vaihtelevia, maaria rautaa, mangaania, kobolttia tai muita raskaita metalleja, jotka usein aikaansaavat voimakkaan vari#yksen'.- Kayttokelpoisia savia ovat kaolini, montmorilloniitti, bentoniitti, altapulgiitti, allophani, illiitti ja senkaltaiset. Yleensa olisi toivottavaa, etta kaytettaisiin valeaa tai valkoista savea, ja joskus saattaa olla edullista kayttaa poltettuja ja uudelleen jauhettuja saveja, koska tama kasittely tekee polyvalenssiset kationit vahemman liukeneviksi ja taman johdosta ne eivat hairitse polyuranisten happojen yhdisteittein vaikutusta tassa kasiteltavaan yhdisteeseen. Nikotiinia tuottava aines ei ole valttamaton, mutta on suosittu lisaaines. Nikotiinia voidaan lisata jonkun tunnetun menetelman mukaan. Es.imerkiksi sita voidaan lisata sellaisenaan tupakkakorvikkeeseen tai sita voidaan lisata sellaisen aineksen muodossa, joka erittaa nikotiinia tupakkakorvikkeen palaessa. Viimeksi mainittu menetelma selostetaan U.S. patentissa , jossa nikotiini-ionivaihtohartsin lisaaminen tupakkaan on selostettu. Nikotiini voidaan,myos sisallyttaa toisiin tupakkatuotteen aineisiin kuten esimerkiksi suodattimeen tai paperiin saman'tuloksen-saavuttamiseksi. Ei valttamaton, mutta sucsittu lisaaines'on pehmennin. Pehmenninta kaytetaan yhdisteen prosessiominaisuuksien parantamiseksi. Sopivia pehmenta.mia ovat maaratyt tupakkaeritteet,'jotka saadaan uuttamalla tupakkaosasia vedessa tai liuottimen, kuten asetonin, metanolin.,... tai isopropanoolin sekoituksissa veden kanssa, tai uuttmalla tupakkaosaset vedettomilla liuottimilla, kuten heksaaneilla, tetraklooriety- ;., leenilla,`"etyylieetterilla ja'senkaltaisilla.jmuut pehmentimet sisaltavat monobaasisia ja dib aasisia ja tribaasisia happoja, esimerkiksi, maitohappoa,"omenahappoa,"viinihappoa+ja sitruunahappoa. Muita pehmen- : timia ovat,.glyseriinit ;'trietyleeni,'glykooli, sorbitooli, invetoitu sokeri, sukroosit, obligosakkaviidit, trig1yseriidiset rasvat ja4oljyt, pitkaketjuiset`rasvaiset alkoholit,'lineaariset paraffiinit, normaalit paraffiinit, paraffiinivahat, mehilaisvaha, kynttilavaha, carnauba vaha, sokerirunkovaha, maleatit, sitraatit ja maissisiirappi. Erikoisen suosittuja pehraentimia ovat natriumsitraatit ja kaliumsitraatit. Yhta.naista airieksista kaytettaessa tai niitten yhdistelmia, on todettu, etta poittami.sen rnaun ja aroomin arvostaminen johtuvat tuotteista, jotka liittyva.t.as}cen, } maa.nitttiihiri tuott~ eisiiii. { N C w N Muita aineksia, jotka voivat sisaltya tupakkakorvikkeisiin,,

12 1 _1 L ovat nikotiinia sisaltavat tupakkalehtien eritteet seka muut makuaineet, jotka muodostavat miellyttavan savun. Taman tapaisia aromaattis.ia tuoksuja sisaltavat esimerkiksi lakritsa, vanilja, eteeriset oljyt, rommi, suklaa, hedelmaesanssit ja sen kaltaiset. Tarkeimmat taman keksinnon toteuttamiseksi tarvittavat ainesten maarat sanelee ainesten tyypit ja mineraalien korvikkeet ja tehosteainekset. Esimerkiksi polyuroonisen hapon pitoisuus voidaan vaihdella v~-ililla 20 ja 70 % laskettuna seoksen kokonaispainosta. Hydroskooppista orgaanista suolaa tehosteena kaytettaessa suosittu maara polyuroonista happoa on 50 %. Yleensa kalvon muodostavaa ainesta tulisi olla 5-90 % yhdisteen painosta. Tupakkalehdessa esiintyvat mineraaliaineet muodostavat poltetun tuotteen (tuhkan) ja niiden maara vaihtelee % kokonaispainosta. Ne ovat paaasiassa kalsium-magnesiumkaliumsuoloja, joissa kalsiummagnesium muodostaa paaosan erilaisissa moolisuhteissa, joissa edustava moolikeskiarvo on 1 kalsium- ja magnesium-mooli vastaa yhta kaliummoolia. Kalsium- ja kaliumin valisia suhteita, jotka ovat jopa 2,5 :1 ja niin alhaisia kuin 0,7 :1 ja jopa 0,45 :1 painosta laskettuna, on todettu joissakin lehdissa ja varsissa. Ei ole mitaan kiinteita rajaai. voja alla esitetyille moolisuhteille, koska suhde Mg :Ca :K vaihtelee huomattavasti luonno7.lisissa'tupakkaseoksissa. Yleensa on kuitenkin mineraalisen komponentin. pitoisuuden oltava 5-90 % ja mieluummin o paino-%. Suosittu pehmentimen pitoisuus nn noin 25 % paino-% vaikkakin pehmennin antaa hyvan vaikutuksen alueella %. Kuitenkin niinkuin yrla,mainittiin, pehmennin on vain.suosittu aines ja se voidaan jattaa pois seoksesta. Nikotiini on myos suosittu aines ja sen pitoisuus on noin 0,3- : 3 o pzf no-t. Lisaainesten jarjestys on tarkea tekija silla kalsiumsuolat on lisattgvgkalvon inuodostavaan,aineeseen aikana,.joiloin seoksen..._ ,. _, ph-arvo on-vahintain 5,0 kalsiumsuolojen ennenaikaisen liukenemisen ehkai.semiseksi. Seoksen ph-arvo on pidettava arvoa 5,0 suurempana, koska~yalhaisemmilla ph-arvoilla kalsium on hyvin liukenevaa ja aikaansaa hyytymis.ta. Suosittu ph-alue on 5,6-8,0. Seosta.valettaessa tama voi tapahtua sitovaan aineeseen, jonka,kiinteiden'aineiden pitoisuus on 5,0-25 $. Tassa suhteessa suositeltu kiinteriden~azrieiden pitoisuus on alueella 9-15 ~. Jos seosta ruisku- -. ;~,;,- teaaaia vo' z kzinteiden aineiden pitoisuus olla jopa 80 $, TaloudeliisTsta..syista on..edullista, etta.kiinteiden aineiden pitoisuus pidet.e[«srs~^~t.^`'..r..tadn suhteellisen~korkeana, 3otta saastyttaisiin suurien, vesimaarien N N

13 13 haihduttamiselta. I Seos voidaan valaa terashihnalle tai vastaavalle muulle laitteelle arkeilcsi, tavanomaisin teknillisin keinoin sellaisen aineen muodostamiseksi, joka voidaan rouhia savukkeen taytteeksi. Taman keksinndn mukainen seos voidaan vaihtoehtoisesti ruiskuttaa eri muodoiksi tai muodostaa nauhaksi lampimassa valssilaitteessa. Valetun arkin kaytto taman yhdisteen perusmuotona vastaa taman keksinndn suosituinta menetelmaa, koska arkki voidaan helposti liittaa prosessivalmistukseen ja siten myos helposti--muuttaa luonnon tupakkalehtea muistuttavaksi tuotteeksi. Kuitenkin tama tupakkakorvike voidaan valmistaa toisin menetelmin kuten ruiskuttamalla kuidunmuotoiseksi tai levynkaltaiseksi tai muuhun muotoon~ jotka kaikki voidaan leikata toivotun suuruisiksi palasiksi. Savukkeen taytteet, jotka valmistettiin ylla mainitun pitoisuusrajoin ja valettiin kuiva-ainepitoisuitdella 9-15 % terashihnalle, osoittautuivat sopiviksi raaka-aineiksi savukkeenvalmistuskoneisiin. Tayte muistuttaa luonnonlehdesta saatua tuotetta. Sen palamisominaisuudet ja, tuhkan kestavyys olivat hyvat. Subjektiivinen savukkeitten arvostelu, kyseessa olevasta taytteesta osoitti, etta se pystyi kehittamaan miellyttavan eitarsyttavan savun, joka kovin muistuttaa lehtitupakan.kehittamaa. Tama.n keksinnon mukaista tupakan korvikeainetta voidaan kayttaa yksin polttamistuotteeseen, kuteri savukkeeseen, sikariin, pienoissikariin, piipputupakkaan tai senkaltaiseen yhdistettyna tai sita.voidaan yhdistaa mielivaltaisessa suhteessa tupakkaan, joko luonnonlehtitupakkaan tai jalleen muodostettuun tupakkaan. Tupakankorvike on erikoisesti sopiva kaytettavaksi ilman lisatupakkaa, koska.se voidaan.valmistaa siten, etta siihen yhdistyvat kaikki,tupakan miellyttavat ominaisuudet samallaa eliminoiden tunpakan kaikki ei-toivotut ominaisuudet. Keksintoa kuvataan seuraavilla esimerkeilla : Esimerkki 1 Pektiinia erotettiin."burley"-tupakan keskiruodista kasittelemal- 1a sita.diammoniumfosfaatilla, jonka pitoisuus oli 20 % keskiruotien kuivapainosta. ph-arvo saadettiin arvoon 7 kasittelyn alussa ja seos lammitettiin 90 C :een yhden tunnin aikana. Nes.te puristettiin seoksesta ja kaadettiin happamoituun asetoniin geelin saamista varten. Geeli suodatettiin juustokankaalla, puristettiin, kuivattiin ja punnittiin. Taman prosessin pektiinituotto oli noin 15 $. Aines oli rakeista ja oli ominai- N 0 N suuksiltaan pektisen hapon kalteista. Erotettua pektiin.ia.(9,1 g.) kaytettiin kalvon muodostajana

14 14 yhdess4 seuraavien aineiden kanssa ; 0,3 g kaliumhydroksidia 0,5 g ammoniumia liuoksena ph-arvon saattamiseksi 5,0 arvoon ja 1,4 g kalsiumpyrofosfaattia. Kalsiumia ja kaliumia kgytettiin kalvon hyvan palamisominaisuuden saavuttamiseksi. Kalsiumsuola lisattiin viimeiseksi pektiinin hyytymisen estamiseksi ennen kalvon muodostumista. Sekoitus puristettiin paaftcsmalle hihnalle ja siihen muodostuva kalvo kuivattiin hoyryllg. Kalvo oli noin 0,125 mm vahvuinen, lgpikuultamaton ja osoitti hyvia plastisia ominaisuuksia. Kalvo paloi hyvin ja jatkuvasti ja muodosti tiiviin valkoisen tuhkan. Kalvo rouhittiin savukkeitten tgytteen valmistamiseksi, joka yhdistettiin savukkeisiin. Savukkeet poltettiin ja niitten palamisen ominaisuudet tutkittiin. Palaminen oli laadullisesti hyva ja savulla oli mieto tuoksu> Esimerkki 2 Kaliumhydroksidia (197,5 g.) ja magnesiumhydroksidia (193,5 g) lisgttiin 18,6 kg :aan vettg ja hajotettiin "Cowlas"in liuottimessa. Algiinihappoa (1135,0 g Kelacid, Kelco Comapnyn valmistetta) lisgttiin liuottimeen ja sekoitettiin edelleen. Lisag vetta (18,6 kg) ja seuraavat osa-ainekset lisattiin sekoittimeen. grammaa 454,0 trietyleeni-glykolia (TEG) 45,0 nikotiinia 57,0 vaaleasta tupakasta saatua etyleeni dikloridiuutetta, jossa kantaja-aineena on heksaani. Seoksen ph-arvo oli 4,7. Kiinteiden aineiden osuus oli 6,35 $. Aines puristettiin paattam4lle hihnalle, kuivattiin osittain infrapunalamm811aa ja poistettiin hihnalta. Aineesta leikattiin mm pituisia nauhoja, jotka kuivattiin kokonaan. Nauhat leikattiin savukkeen taytteeksi. Aines sovittauttai hyvin savukekoneen prosessiin. Esimerkki 3 Valmistet-tiin.sarja seoksia erilaisilla magnesiumin, kalsiumin ja kaliumin vglillg suhdeluvuilla tarkoituksella saada esiin parhaimmat palamisominaisuudet kalvolla, jonka tulisi korvata tupakkataytteen savukkeissa. Seoksesta tehtiin hajoittamalla pektistg happoa ja kalsiumtai magnesiumhydroksidia.kuumaan vesijohtoveteen, lisggmglla tgmgn jalkeen kaliumhydroksidia, kunnes paastiin ph-arvoon 5,6. Sekoitus kuumennettiin hoyrykylvyssa ja tasapainoinen ph-arvo 6,5-saavutettiin. Aines valettiin tavanomaisin menetelmin ja kuivattiin joko hsyrylla tai ilmalla. Saatu kalvo rouhittiin savukkeen taytteeksi ja valmistettiin savukkeiksi. Koostumus ja palamisominaisuudet olivat seuraavat :

15 15 a. 51,5 g pektista happoa 7,1. g kaliumhydroksidia 3,7 g magnesiumhydroksidia Saatu kalvo jatkoi hyvin palamistaan, hiili ja tuhka eivat paisuneet ja muodostunut tuhka oli valkoinen ja tiivis. b. Kun yllamainittu magnesiumhydroksidi korvattiin 4,7 g kalsiumhydrolcsidilla, havaittiin samat palamisominaisuudet. c. 51,5 g pektista4 happoa 5,54 g magnesiumhydrolcsidia 3,16 g kaliumhydroksidia Taman seoksen mukaan valmistettu kalvo ei palanut jatkuvasti. d. 51,5 g pektista happoa 3,13 g kalsiumhydroksidia 9,52 g kaliumhydroksidia Kalvo paloi jatkuvasti, hiili ja tuhka paisuivat ja muodostivat tummaa tuhkaa. c. KUn kalsiumhydroksidi korvattiin 2,45 g magnesiumhydroksidilla yhdistelmassa (d) ylla, samat ominaisuudet olivat havaittavissa. Esimerkki g omenahappoa hajoitettiin 20 litraa vesijohtovetta "Cowles"-liuottimeen. Tama neutralisoitiin kayttaen 272 g ammoniumhydroksidiliuosta. Tuhat grammaa natrium-polypektaattia (tuote 6024, Sunkist Growers) lisattiin liuottimeen ja seosta sekoitettiin perusteellisesti. Kaksikymmenta grammaa nikotiinia, 50 g tupakka-eritetta (etyleeni-dikloridin avulla eritettavia * aineita vaaleasta tupakanlehdesta) ja 208 g trikalsiumfosfaattia lisattiin mainitussa jarjestyksessa. Variainetta lisattiin kasitellyn tupakkalehden varin jaljettelemiseksi. Kaytetyt varit olivat ruoka-ainevg.rit. No. 1 sininen, No. 6 keltainen, No. 2 punainen ja No. 5 keltainen. Sekoitus oli tasapainossa kun ph = 6,8. Sitova aines puristettiin paattomalle hihnalle vahvuuden ollessa 1,5 mm, kuivattiin infrapunalammolla ja taman jalkeen irrotettiin hihnalta veitsella. Kalvo oli nahankaltainen ja joustava. Sen pinta oli ryppyinen ja se seka tuntui etta naytti taysin tupakanlehdelta. Kalvo leikattiin 200 x 300 mm arkeiksi ja annettiin tasaantua 12 % kosteuteen. Levyt rouhittiin taman jalkeen savukkeen taytteeksi leikkaamalia 10 viiltoa 1 cm. Taytteesta vaimistettiin savukkeita ilman suodatinta Hauni-savukekoneen avulla. Tayte vastasi hyvin tuloksia, jotka suoritettiin tavallisella savuketaytteella. Savukkeita kokeiltiin myos imuvastuksen suhteen. Imuvastus tarkoittaa painehavibta savukkeessa, kun ilman virtaus savukkeen lavitse

16 on 1050 ml/min. Taman painehavit3n maarittelemiseksi savukkeen toinen paa asetettiin erikdisesti valmistettuun putkeen, jonka lavitse ilma imettiin. Avoimen ja suljetun savukkeen paan paine-ero mitattiin. Todettiin, etta keksinndn mukaisen savukkeen imuvastus oli 25 % alempi kuin tupakasta tehdyn savukkeen, mutta ei niin matala, ettei se olisi tayttanyt vaatimuksia. Koesavukkeet punnittiin analyysivaa'alla, nejankymmenen savukkeen ryhmissa ja yksiltillisten savukkeitten painot laskettiin ja vertailtiin tavailisten savukkeiden painoon. Kokeiltava savuke.-oli hieman kevyempi kuin tavallinen savuke. Kokeilu ja vertailusavukkeet poltettiin valcio-tilavuuden omaavassa polttokoneessa, joka ottaa 35 ml vedon, joka kestaa kaksi sekunttia 60 sekunnin valiajoin. Savu vangittiin Cambridge suodattimen kennoon joka pidattaa hiukkasia yli 0,3 mikroonia. Suodatinyhdistelma punnittiin ennen neljan kutakin lajia olevan savukkeen polttamista seka sen jalkeen, keraantyneen kokonaisosapitoisuuden toteamiseksi. Koe-savukkeen osapitoisuus oli 12,5 mg/savuke eli noin puolet tavallisen savukkeen pitoisuudesta. Alkaloidikokonaissisalt8 koesavukkeessa ja vertailusavukkeessa maarattiin siten, etta tayte hsyrytislattiin. Tislaustuote kaytettiin spektrometriseen maarittelemiseen. Keksinnan mukaisen taytteen ultraviolettinen absorptiospektria verrattiin vastaaviin standardeihin, ja naita keskenaan vertailemalla tehtiin kvantitatiivinen alkaloidien arviointi. Alkaloidien kokonaismaara koesavukkeessa antoi edullisen vertailutuloksen vertailusavukkeeseen verrattuna. Kokeilu- ja vertailusavukkeitten imaisuluku maariteltiin polttamalla nelja savuketta ja laskzen imaisujen lukumaaran joka aiheutti tervarajan saavuttavan 300 mm merkinnan savukkeessa ja taman jalkeen maarittel a imaisujen keskiarvon yksilollisen savukkeen ominaislukuna. Kokeilusavukkeen imaisuluku oli 13,2 ja vertailusavukkeen 8,0. Neljakymmenta kokeilusavuketta poltettiin polttokoneessa kuten edellisessa on selostettu ja osaset kerattiin Cambridge suodattimen kennoon. Kennoja kasiteltiin metanolilla bentso(a)pyreanin erittamiseksi savusta. Metanoli-erite haihdutettiin h8yrykylvyssa 3-4 ml maaraan ja riittava maara silikageelia (3-4 g) lisattiin liuoksen absorboimiseksi. Silikageeli poistettiin metanolista typpivirrassa ja lisattiin aikaisemmin valmistettuun 25 x 600 mm :n kolonniin, joka sisalsi 40 g silikageelia pakattuna lietteena heksaaniin. Kolonni huuhdeltiin ensiksi 400 ml :lla heksaania vahan poistamiseksi. Taman jalkeen se huuhdeltiin

17 17 bentseenilla ja ensimmaiset 130 ml bentseenia kerattiin talteen kolonnin pohjalta. i Bentseeni haihdutettiin kuivaksi ja jaannbs imettiin muutamaan tippaan bentseenia ja sovitettiin asetyylisoidulle paperille 25 mm :n juovana. Paperi kehitettiin upottamalla se 16 tunnin ajaksi metyylietyyliglykoliin. Kehityksen ja1keen bentso(a)-pyreenivybhyke nakyi ultravioletti-lampulla yalaistuna vaaleanpunaisena, loistavana taplana sinertavan-valkoista taustaa vasten, Rf-0,3. Tapla revittiin pois ja leikattiin pieniin osiin, jotka asetettiin pieneen astiaan ja peitettiin 5,0 ml :lla bentseenimetanolia (4 :1). Yhden tunnin jalkeen liuos dekantoitiin ja sen fluorisoiva sateilyspektri mitattiin Aminco-Keirs Spektrofosforimetrin avulla, kayttaen heratysaaltopituutta 385 nm. Bentso(a)- pyreenin maara osoitettiin vertailemalla 405 nm/sateilynauhaa kalibrointi-kayraan, joka oli saatu standardi bentso(a)pyreeni-liuoksista. Bentso- (a)pyreenituotto vaaleasta tupakasta valmistetusta savukkeesta oli 0,8 miljoonasosaa. Keksinndn mukaisen savukkeen bentso(a)pyreenimaara oli 0,45 miljoonasosaa, siis melkein puolet. Keksinnon mukaista savuketta poltti eras poittopaneeli ja vertailu tapahtui kaupasta saatavien standardisavukkeitten perusteella. Paneeli totesi, etta kokeiltavan savukkeen..kehittama savu ei ollut kovan tuntuinen. Monien paneelin jasenten mielesta se oli parempi kuin tavallinen savuke. Esimerkki g natriumpolypektaattia ja 250 g polygalakturoonihappoa (Sunkist tuote) sekoitettiin 19 litraan vesijohtovetta Cowles-sekoittimessa. Alla luetellut ainekset lisattiin tahan seokseen : 111,0 g kalsiumpyrofosfaattia 21,00 g nikotiinia 53,00 g tupakasta saatua etyleenidikloridieritetta 200,00 g trietyleeniglykoolia (TEG) 43,00 g konsentroitua ammoniakkia. Ainesten lisaaminen tapahtui maaratyssa jarjestyksessa. Ensiksi lisattiin kalsium-pyrofosf aattia ja taman jalkeen tupakkaeritetta joka oli sekoitettu trietyleeniglykoliin. Nikotiini lisattiin seokseen ph :n ollessa 3,5-4,0. Lopulta konbentroitu ammoniakki nosti ph-arvoa arvoon 5,0-5,5. Tama lisaamisjarjestys aikaansai tuotteen, jonka kiinteiden aineiden sisalta on 60 %. Variainetta lisattiin tupakan varin jaljentamiseksi, samantapaisesti kuten esimerkissa 4. Aines puristettiin paattomalle hihnalle noin 1,5 mm vahvuisena kerroksena. Kalvo kuivattiin osittain infrapunaisella lammolla, poistettiin hihnalta ja vietiin ulkoilmaan taydellisesti kiiivattavaksi : Kuivattu

18 I 18 I kalvo oli noin 0,15 mm vahva ; taipuisa ja himmeapintainen. Kalvo leikattiin arkeiksi, jotka sallittiin tasoittua 12 % kosteuteen. Levyt rouhittiin savuketaytteeksi. Niitten rouhinta tapahtui kehittamatta epamiellyttavia pslymaaria. Savukkeet valmistettiin Hauni-savukekoneen avulla. Savukkeiden imuvastus oli mm vp ja niiden keskipaino oli 1,10 grammaa. Kokeiltavat savukkeet ja kaupan olevia savukkeita poltettiin vakiotilavuuksises.se.polttokoneessa (esimerkki 4). Savu suodatettiin ja kiinteiden osasten pitoisuus maarattiin. Se oli noin 50 % tavallisten savukkeiden pitoisuudesta. Kokeiltavan savukkeen ja vertailusavukkeen imaisulaskenta on selostettu esimerkissa 1. Luku oli hieman korkeampi kuin vertailusavukkeesta saatu luku. Bentso(a) pyreenin pitoisuus kokeiltavan savukkeen savussa maarattiin kuten on selostettu esimerkissa 1 ja tulosta verrattiin vertai.lusavukkeeseen joka oli tehty vaaleasta tupakasta. Kokeiltava savukkeen bentso(a)pyreenipitoisuus todettiin huomattavasti vertailtavaa pienempi. Polttopaneelin jasenten mielesta savu oli mieto ja miellyttava. Esimerkki g natriumpolypektaattia sekoitettiin liuokseen kuten esimerkissa 1. Sekoitukseen lisattiin : 350,0 sukroosia 157,5 g kalsiumpyrofosfaattia 210,0 g trietyleeni-glykolia 14,0 g nikotiinia - 35,0 g tupakasta saatua etyleenidikloridieritetta 14 litraa vesijohtovetta Tasapainotilan ph-arvo oli 6,8. Tama seos valettiin paattomalle hihnalle ja kuivatettiin osittain infrapunaisella lammolla. Kalvo poistettiin hihnalta veitsella ja kuivatettiin ilmalla. Kalvo leikattiin taman jaikeen arkeiksi ja sallittiin saavuttaa tasapainon 12 % kosteudessa. Arkit rouhittiin savuketaytteeksi ja kaytettiin savukkeitten valmistukseen. Savukkeitten imuvastus maarattyna kuten on selostettu esimerkissa 1, oli mm vp. Niitten paino.oli noin 75 % standardisavukkeiden painosta. Savun kiinteiden osasten pitoisuus oli 31,1 mg/savuke. Tama oli

19 19 suurempi kuih vertailtavan savukkeen, jonka pitoisuus o1i 21,8 mg/savuke Imaisujen : lukumaara oli 11,3. Vertailusav.ukkeen imaisumaaran luku oli 8. Bentso(a)pyreeni-pitoisuus oli keksinnsn mukaisessa savukkeessa 0,35 miljoonasosaa ja tavallisessa savukkeessa 0,8 miljoonasosaa. Savukkeita poitettiin testauspanelissa. Savu todettiin miedoksi ja miellyttavaksi. Siila oli rnakeahko maku ja aromi muistutti karamellisokeria. Vaikka emme halua tulla sidotuksi mihinkaan erikoiseen teoriaan, uskomme etta keksinndn mukaisella kalvon muodostavalla aineella saadut hyvat ominaisuudet johtuvat luonnollisten pektiiniainesten, algiinien ja sentapaisten aindiden ainutlaatuisista kemiallisista ja stereokemiallisista ominaisuuksista. Pektiinit ja algiinit ovat luonteeltaan karboksyyliryhmaan kuuluvia happoja, jotka on yhdistetty monomeeriyksikkojen viidenteen hiiliasemaan jotavastoin selluloosa ja hemiselluloosat sisaltavat prirnaarisia alkoholiryhmia tai metyliryhmia tai vetyatomeja tassa kohdassa. Karboksyyliryhma reagoi helpommin alhaisissa lampotiloissa tapahtuvassa pyrolyysissa kuin vastaavat hemiselluloosa- ja selluloosaryhmat ; tama tosiasia mahdollistaa myt3s tuhkaa tuottavien kationien ja karbohydraattien yhdistamisen yhteen molekyyliin. Tavalliset synteettiset oksiselluloosat on varustettu karboksyyliryhmalla kohdassa C5, mutta sisaltavat my6s muuttumattomia selluloosayksikkoja jotka ovat eri hapettumisasteilla ja vetyoksidien esterbimia. Siten pektiinit ovat rakenteeltaan erilaisia kuin kilpailevat savua kehittavat hiilihydraatit. Ne ovat my6s ainutlaatuisia stereokemiallisen muotonsa suhteen, jotka tunnetusti kehittavat suuria eroavaisuuksia pyrolyysissa. Pektiinit (kuten my6s tarkkely$) omaavat alfa rakenteen C1 hiilen kohdalla, jotavastoin selluloosa, hemiselluloosa tai oksiselluloosa ovat?~-rakenteita C1 hiilen kohdalla. Nama sangen suuret erot pyrolyysissa voidaan osoittaa vertaamalla tarkkelysta ja selluloosaa pyrolyysissa. Tarkkelys muodostaa matalalampstilapyrolyysissa valimuotoja eli termisia tarkkelysdekstriineja, joiden tutkiminen muodostaa suurenosan tarkkelysteknologian alueesta, jotavastoin se11uloosa hajoittuu paijon korkeammassa lampdtilaasa muodostamatta saman kaltaisia aineksia. Pektiinit eroavat my6s tarkkelyksesta tai selluloosasta hiiliatomin C4 kohdalla olevan rakenteen johdosta, minka ansiosta pektiinipolymeeri on lahinna "trans" kun taas tarkkelys on "cis". Siten, vaikkakin o(-rakenne johtaa ehdottomasti "cis" tarkkelyspolymeeriin, sama rakennelma johtaa "trans "-polymerirakenteeseen -pektiinien kohdalla.

20 20 i Patenttivaatimukset : 1. Tupakan korvikeaine, joka on vapaa luonnollisesta tupakasta ja joka sisaltaa seoksen, jossa on 5-95 paino-% kalvon muodostavaa ainetta ja 5-95 paino-% mineraalista ainetta, t u n n e t t u siita, ettg kalvon muodostavana aineena on pektiiniaine tai algiiniaine, jonka happoluku on yli 30 mg KOH grammaa kohti ja etta mineraalisena aineena on alkalimetallisuola tai maa-alkalimetallisuola. 2. Menetelma patenttivaatimuksen 1 mukaisen tupakan korvikeaineen valmistamiseksi, t u n n e t t u siita, etta kalvon muodostava aine valmistetaan tupakkakasvin osista, jotka sisaltavat pektiineja ja joissa on maa-alkalimetalliristisidoksia, kasittelemalla tupakkakasvin osia maa-alkalimetalliristisidoksia havittavalla reagenssilla, vapauttamalla pektiineja ainakin osittain kasiteltyjen tupakkakasvin osien valitiloista, saostamalla tupakkap~!ktiinit kasiteltyjen tupakkakasvin osien paalle ja ottamalla talteen saatu seos. Patentkrav : 1. Ersattningsmaterial f6r tobak, vilket ar fritt frgn naturlig tobak och innehgiler en blandning av 5-95 viktprocent fiimbildande amne, och 5-95 viktprocent av ett mineraliskt amne, k a n n e t e c k n a t darav,att det filmbildande amnet utgores av ett pektinmaterial eller alginmaterial med ett syratal over 30 mg KOH per gram och att det mineraliska a.mnet utgores av ett alkalimetallealt eller ett jordalkalimetailsalt. 2. Forfarande for framstallning av ersattningsmaterialet for tobak enligt patentkravet 1, k a n n e t e c k n a t darav, att det filmbildande amnet framstalles av tobaksvaxtdelar, vilka innehgller pektiner och i vilka det finns bryggor av jordalkalimetaller, genom behandling av tobaksva.atdelarna med ett jordalkalimetallbryggorna forstorande reagens, $tminstone partiell frigoring av pektinerna frgn mellanrummen i de behandlade tobaksva.ztdelarna, utfallning av tobakspektinerna pa de behandlade tobaksvaztdelarna och tillvaratagande av den erhallna blandningen. ViitejulkaisujarAnforda publikationer Patenttijulkaisuja :-Patentakrifter : USA(US) , , , ,