ss Philip Morris Incorp9rated, 100 Pa.rk Ayenue, New Xa rk, PT, 'r. -.11001;, yhdysy;llat. i i _. ~..llt W l- K ~ T.~7 FIL SEP 7 1978 Menetelma savuketuotteen valniistmiseksi -,FQrfs,rande for framstillni ng av en rokprodukt Tama keksinto koskee savuketuotetta ja menetelmaa sen valmistaniseksi. Usein on esitetty savukevalm_isteita, joissa tupakka on ehdotettu korvattavaksi osittain tai ko_ionaan erilaisilla synteettisilla tai luonnontuotteilla. Ial1sis~in ehdotuksiin kuuluirat, ainak-in luonnontuotteiden ollessa kyseessa, puiden, koynnosten ja pensaiden lehdet, l.ehtia tuottavat puutarhakasvit tai ruohokasvit, vielapaa yleiset -rikkaruohot tai heinat. Yleensa paatarkoitu.s ta1laisten aineiden kokeilemiseen satin.zketuotteissa on ollut joko kustannusten alentaminen tai useaxamin tarve loytaa, korvike sota-ajan olosuhteiden aiheuttamille puuttuville t-apa :Kkal'ahtei.ale. Kuiter,kaan tlilaisilla x.okei?ailla ei Pikaisemmin ole onnistuttu aikaansaamaan tyydytta-aa "sav~lketuotetta, joka. kykenisi korvaamaan luonnon tupakka-airieet. Tutkimus tup~-kal,urviklseen loy{.;a.niseksi on jati:u-r.ut erindisista muista stisi;a. Ewimerhiks1 haikk1 ko'raponentit, joitw on 1«sna eri i :lsnast,oissa- ta3 kasv,aolosuhieissa kasvatetuissa tupakoissa, eiva.t johda tzyd ;,rttava~in tuotteeseen tupa.koitszllan~ kannalta. Erwilla niistd cn erilaisia ual<, :nlsoruana :ksl;.uks ;La, jc'tka tuot-tlvat pa1a211stagttel'ta; JCt :a vazku,ta~iat e-pgedi:.lllsesll s3.`rl:uzi, jc'1., joissakin 'zrol olla epa_'yyd-y-ttava r~.~a'7~ _~ tai ttiuku u ta,i E:i--;o :LYU't tti i ma.,..c~,,~_~ IiZct.i;, ''tzz n3_a. i~d1n olle._ 31`r _ ~ ~u e1j,r.inoida t'.:rpeettomiw tai ei--tci-vottu.ja tupakkal>emnar:~ntteja, jo :.lla ei ole eds.)- lista yaikutustaa strrun, 7r_aun tai tuoksun karnc,ita, on jol7tanut jatkuvaan tyydyt+!var tuna.kl=_nko-rvikkeen etsimiseen. Lis ;Q>si on tietysti toiveena loytaa kustannuks ;i.l.taan
alhairen tupakan korvike. T'5ma keksint8 koskee menetelna.a uuden savukemateriaalin valrastuzqiseksi, josta voidaan valmistaa halutut ominaisuudet onaava, sayuketuote ja joka on halpa tupakkaa sisaltamatan luorinonaine ja on. myos vaikka monia ei toivo}ti.1ja komponentteja ja ominaisuuksia, joita normaalisti on tupakassa ta3i aikaisemmin ehdotetuissa tupakan korvikkeissa. - Keksinnon kohteena on menetelma rnahdollisesti, tupakkaa sisaltavan savuketuotteen valmistamiseksi sokerijlzurikasmassasta. Keksinnon muka,iselie znenete73na11e on ttmnusomaista, etta suoritetaan seuraavat irai.heet ; (a) keitetaan uutetusta hienonnetusta sokerijuurik.asmassasta yesiliete hydrolysoivan aineen kanssa juurikaspektiinin vapauttami,sek.si juurikasr;assasta ; (b) hydrolysoitu tuote jalostetaan jauhamalla se kuitujen lyhenta :miseksi ja kuitukiiqppujen hajoi,ttaniiseksi ; (c) ja.losteti.u, hydrolysoitu tuote saatetaan reagoimaan yksivalenssisen, emaksisen demetylointi- ja saippuointiaineen kanssa vapaatetun pektiinin metyylir esteriry'r~,.ien korvaamiseksi vesiliukoisemmilla reaktiivisilla radikaaleilla, jotta pektiini saataisiin helpommin silloittuvaksi ; (d) jalostet.tuihin ja kasiteltyihin lietekonponentteihin lisata.an kaksitai kolmqiva.lenssisia kationeja juurikaspektiinimolekyylien silloittarni seksi ja saost=iseksi geel.iznaisena, sideaineena ; ja (e) lietekoinponenteista muoa.ostetaa.n kuivattu tuote. Keksinnon mukaisella menetelma11a vali}istettu tuote on h2na tupakan korvike I eri.ttain alhaisen hintansa ansiosta. Sita voidaan ka.yttaae yksin tai tupa.kan sekoitusaineena. Lisaksi sita voidaan k&yttaa la,hes rajoittamattomaan pyrolyysin ja pyrolyysituotteiden saatoon. Keksinnon mukaisessa meneteima.ssa uutettu sokerijuurikasmassa tai kuivatut juurikasj5,tteet lietetaan vesipitoiseen va.l.iaineeseen yhdessa pektiinia vapauttavan aineen kanssa, joka kykenee hydrolysoimaan ja liuottamaan ainakin osan juurikkaiden pektiinipitoisesta sisa.llosti ja vapauttamaan siten pektiinit juurikasmassasta. Hydrolyysin jalkeen juurikasseos voidaan tassa vaiheessa puhdistaa jauhamalla hydrolysoitu tuote juurikaskuitujen lyhentamiseksi. Jauhetun juurikasseoksen, joka sisa.lta.a hydrolyysituqtteet, annetaan mielm).mm3n reagoida yksiarvoisten emaksis-f:en demetylointi- ja saippuointiaineiden kanssa vapautetuissa pektiineissa ole - vien,net3r~,~liesteriryhmien korvaamiseksi veteen liukenevamrnilla -reakti okykyisilla jn radika.alei.lla pektiinien tekemliseks.i sopeutuvammi.ksi seuraavaan srllol.tusreaktioon kaksiarvoisten tai kolutia_,voisten kationiyhdisteiden kanssa, ~ iossa vapautetut p.ek- n t1init szllolteta.~.ri Ja saosteta=..n liuoksesta geellmaasesst;a muodossa. S_iloitttut ~ pekt=lnlt ovat erinomaisia kalz>onmuodostus- ja sidonta-aineita 1{' _ : :i.tu?!?aiseile :,niui.e-- - ria.a?il-le, ta.ssa tapauksessa j~.lirikasjaai?noksille. T~ On korostettava, etts. de,;,etylointi-- tai sa,ippuointi- ja silloi.tusrea.k.tio ' N yoidagn suorittaa erikseen, yhtaa.ikaisesti tai jopa jattaa. dn!retyloi_iti'yaihe pois Kuitenkin tapahtuu huomattava kasittely- samoin kuin palamisorainaisuuksieci parane-... '.. I...,r..... i :',. rl. - 4 n"trni F -- -
3 ten etta moniarvoisten ainciden lisayksi,a, tulee kaksi- tai kolmiarvoisia silloi-- tusioneja olla la.snal suurempia ya.kevyyk.sia, Kun reaktiot on saatettu loppuun ja vasta silloitetut pektiinip3toiset ka1- vonmuodostuskomdonentit on tuotettu, koko vesipitoinen reaktioliete, joka sisalt.a.a reaktiotuotteet, pektiinipitoiset geelit sidonta- tai kalvonr4uodostusaineina ja juurikasja.ar3nokset, suuiasiepuristetama tai valetaa.~.'~ kalvon muodostarniseksi meneteimalla, jotka sailyttavat vesiliukoiset aineet ja ovat ol.ee7:lisesti samanlaiset kuin tunnetut menetelm9.t, joita kaytetaan muodostettaessa uudelleen kuivatussa muodossa olevaa tupakkaa myo'n.em.xja.a savuketayl.eaineen valmistusta varten. Ennenkuin tuotteelle annetaan haluttu muoto on suositelta,vaa sa,a.taa seoksen ph tassd vaiheessa ja lisaksi?iittaa mukaan halut-u.t aineet, joilla parannetaan lopullisen tuotteen yleisia, ominaisuuksia siten, etta saavutetaan hyvalta tupakan ta,yteaineesta vaadittu sopiva. maku ja tucksu samoin klain poltto- tai palamisominaisuudet. Nain ollen suositeltava lietteen ph ennen valamista tai muuta muotoon saattamista tulisi olla suunni.lleen valilla 5,5-6 mika.li nikotiini onn osana seoksesta, ja koska seos saattaa olla jonkin'verran alkalinen, voidaan kayrttaa sopivaa orgaa^ nista happoa, esim. sitruanahappoa ph'arvon saattaniiseksi hai.uttu-an pisteeseen ja samalla lucnnontupakoista i6;,jdetty jen ionien liittamiseksi miukaan. Mika.l.i nikotiini jateta.zn pois, ci ph-sa.ato'r:~ ta= vita. visaksi jtoidaan--li.ett?eseerl lisata, myrky -ttomia ~ suoloja, sokereita, zqyrkyttftia pehmi.ttimia, ja haluttaessa nikotiinia ennen 3nu.odon- ~... antam.isvaihetta ja n :x4g voidaan lisa.te myohemmassa vaiheessa lopullisen kuivauksen ~ jalkeen, jolloin lopputuotteeseen saadaan sille ominaiset jaa halutut ominai_suudet. Hydrolyysivaiheessa, joka suoritetaan uutetuille ja kuivatuille sokerijuurikasm.assan leiklkeille, sokeriju urikkaan raifinoinnin j&tetuotteelle, protopektiineja sisaltavat juurikkaat keitetaa,n aineen kanssa, joka kykenee vapauttamaan j33arikkaan pektiinit. Nailla, protopektiineilla on havaittu olevan m.elkoisia yhtalaisyyksia tupakan protopektiinien kanssa siten, etta ne ovat veteen liukenenmattomia ja sisalts".vat polygala-kturonihappomolekyyleja, jotka ovat muodostaneet komplekseja erilaisten nmoni_arvoisten ryhmien kanssa, jotka toimivat molekyylien silloittajina. Hydrolyysivaiheessa vapautetut juurl.kaspektiinit ovat vesiliukoisia ja keittovaiheessaa liukenemattoriat ju'a.rikasprotopektiinit hyd.rolysoidaan vesiliukoisiksi osasiksi, jotka sisaltavat pddasias.sa arataaneja ; galaktaaneja, etiklkahappoa ja edell.a mai.nittuja veszliakoisia pektiineja. ~ ~ Lnsirzrngisessa, hyd-rol,y-y-si'&eittovaiheessa kaytett.y pektiinia vapauttava a.ine in on sel.7.ainen, joka.kykenee reagoima.an juurlkasprotopektiinin ristisidosten kanssa. ja tuhoamaan ne siten, etta pektii nit voidaa,~ri vapauttaa juurikasa3.neesta. Lydr o_y;j--= sivaiheeseen suositellaan mineraalihappoja ja erityisesti niita, ha:ppoja, joi_ta ta-- :'-a t aan norlria.al3sti tupa't:as ;a.. ''assa lic Ysinnoss2 kgyttokelpoisia. '~iapuoja o'tat SeLaiset myrkyttornat mir>erwa_lihapot kzten kloorivety-, rikki- tai fos-forihappo.. `iupa,kas" ta loydetyt orgaaniset hapot, kuten si-truuna- tai maleizn3.happo, ovat rnyos kwytt,cikelpoisia. Vaikka hapot ovat suositeltavia aineita pektiinien vapauttamiseen, voi-
daan kayttaa my6s muita happamia aineita, jotka kykenevat vapauttalnaan pektiineja. Lisaksi voidaar,, mineraalihappoa korvaavina aineina kwyttaa kationin.omplek :eja muodostavia aineita ; suositeltava aine tassa ryhma.ssa on diammoniuffivetyfosfaatti (DAP). Keittova.iheessa yllapidetaan nh-arvon valilla. 1,0-6,0, rnieluuumin vililla 1,5-4,5 tai 5,0 keiton alussa. Keiton aikana saattaa ph kohota erittain happamesta ph :sta p?i-artoon 3-4, mutta tema ei vaikuta hydrolyysiin merkittavassa maarin. Pektiinia vapauttavan a?_neen maara juurikassyottoon, nimittain -audelleen kuivattuun juurikasleikkeeseen nahden on n. 1-4 osaa 100 paino-osaa kohti juurikasma'te-riaalia. On syyta huomauttaa, etta keittovai'r.eessa voidaan kayttaa joko yksityisia happoja tai happojen seosta. Jalkimmaisessa tapauksessa ja esimerkkina suositeltavasta happoseoksesta, jota voidaan kayttaa kutakin juurikasleike-kg :aa kohti, ehdotetaan ka.ytettavaksi 6,5-8,8 g H3P04, 20-22 g H2S04 ja 8,8-11 g HC1.. Keitto- tai hydrolyysivaihe suoritetaan lampotilassa 40-i10 C alemman lampo-- tila.nn vaatiessa luonnollisesti pitemman ajan haluttuun hydrolyysiin. Korkea=assa la.mpotilassa refluksointi tai normaalipainetta korkeampi paine on edullinen. Suositeltava pektiinien vapauttamistapa on keittaa 1oysaa juurikasmassan hapanta vesilietetta ph-arvolla 1,9-2,9 1-14 tun.nin ajan, mutta mieluunmin pitemm.a n aikaa n. 70-90 C :n 1ampotilassa ja yleensa normaalipaineissa. _ Kalvow muc>dostfa.vien pekti i niy itoiste} juurikasainesten muodostus suoritetaan mie].uummin antaz7ialla vapautettujen pektiinieri reagoida yksi- ja kaksiarvoisten kationiyhdisteiden kanssa tassd jarjestyksessa. 0ksideja tai hydroksideja tai jopa sel.vasti eniaksi sia_ suoloja voidaan kayttaa demetylointiin ja saippuointiin. `lksi.- arvoisista yhdisteista on valittava sellaiset, joiden kationit ovat normaalisti tupakasta 1'oydettya tyyppiaa ja jotka kuitenkin kykenevat demetyloimaan ja saippuoimaan vapautettujen pektiinien alky;rliesterit. Esim.erkkina ja kationien suosituim.- muusjarjestyksessa naita ovat ka?iuar!ydroksidi, r.atriumhydroksidi jaa ammonium'r.ydroksidi. Kuten edella mainittiin naiden yksiarvoisten kationien vahvasti emaksisia suol.oja voidaan kayttaa hydroksidien sijasta, mika alaan perehtyneille on selva&a.. Demetylointivaiheen nopeuden on havaittu vaihtelevan riippuen reaktiovaliai:.teen ema.ksisyydesta. ZTain ollen kun kaytetaan alkalimetallihydroksideja maa ra, joka saa aikaan jonkin verran alle 12 olevan ph-arvon, demetyloinnin on havaittu olevan r_opea suurimmalla pfi- arvolla esim. arvolla 9,5, kohtalainen ph-arvolla 8,5 ja erittain hidas ph-alueella 7,0--8,0. Demetylointi-reak+ion paattymisen ilmai.see ph ;n lask-mopeuden hi das tuminen, kun se on n. 8,5. La.mpotilan sa.ataminen suemnilleen valille 0-25 C on yleensad tarpeen, jotta rajoitettaisiin alkaalisen valiaineen aiheutts..a:aa pektiinien pilaantumi5 ta iket jujeiz pilkkoutuminen). Kuitenki n kun t-uote on kerran h h ES taj 51T3 d erie'iyl0?t3 s se on 1e :L k0 Sta01111 ES1merK?k 1,}OS tolfdltran ph-arvolla 9 ja la.:r:potila pidetain alie :0 C ;ssa, tapahtuu derrietylointi tyydyttav astl n. 30 rciinu'.: tlssa. Derriety_loizinin jaly,oen, sa_ss-naikaisesti sen ka ;.ssa tai jopa de,r:et ylointi - vaiheen sijasta ju.urikaslietteess2, olevat vapautetut pektiinit r, tuutetaaci kal-
9 Patenttivaatimukset ; 1. MAneteln:a inahdollisesti tupakkaa s.+.sa.ltav9n savuketuotteen valmistami seksi sokerijuurikasr,lassasta, t u n n e t t u siita., etta suoritetaan seuraavat vaiheet : (a) keitetaarn uutetusta hienonnetusta sokerijuurikasmassasta vesiliete hydrolysoivan aineen kanssa juurikaspektiinin vapauttamiseksi juurikasmassasta ; (b) hydrolysoitu tuote jaiostetaan jauha.malla se k- :itujen lyhentdmiseksi ja kuitukimppujen hajoittamiseksi ; (c) jalostettu, hydrolysoitu tuote sa.3aetaa.iz reagoimaan yksivalenssisen, ems.ksisen demetylointi- ja saippuointiaineen kanssa vapautetun pektiinin anety~,jliesteriryhmien korvaa ~-niseksi zesa.liukoisemmilla reaktiivisilla radikaaleilla, jotta pektiini saataisiin helpommin silloittuvaksi ; (d) jalostettuihin ja kasiteltyihin lietekomponentteihin 1.isataan kaks-*ltai ko3mivalenssisia kationeja juurikaspektiinim,olekyylien silloittmiseksi ja saostamiseksi geelimaisena sideaineena ; ja (e) lietekomponenteista rnuodostetaan kuivattu tuote, 2. Paterittivaati.muksen 1=ukainen menetelnd, t u n ri e t t u sii.ta, etta dem.etylointiaine on natriu7q-- ja/tai kaliun :-iydroksid.i., js, silloitusaine on kalsiumtai ~tagr~esiuumnoksir3i tai kalsium-- tai ~tagnesiumhydroksidi.
10 Patentkrav ; 1. Fcrfarande for rram stallning aj en eventuellt tobakk innehalla.nde rok-- produkt av sockerbet~massa, k a n n e,t e c k n a t darav, att man utfor fol.ja.nde arbetsskeden : (a) man kokar en vattenhaltig uppslamning av extraherad finfordelad sockerbetsmassa med ett hydrolyserande medel f8r frigorande av betpektin ur betmassan ; (b ) man f6ra:dlar den hydrolyserade produkten genom malning f8r avkortning av fibrer och upplosande av fiberknippen ; (c) man omsatter den foradlade, hydrolyserade produkten med ett monovalent, basiskt demetylerings- och fortvalningsamne for att substituera met,ylestergrupperna i det frigjorda pektinet med ba.ttre vattenlosliga reaktiva radikaler for att gora pektinet lattare tvarbindbart ; (d) man tillsatter till de foraidlade. och behandlade uppsiamningskomponenterna tva,- eller trevalenta kationer for tva.rbindning av betpektinmolekylerna och f8r fa.llning av dem s9sonm ett gelartat bind"amne ; och (e) man formar en torkad produkt av uppslamningskomponenterna. 2. F'orfarande enligt patentkravet 1, k a n n e t e c k n a t darav, att dwyeetyleringsa.:~ :~et a.r na±riu~-n- eller kali3_mlhydroxid, och tvarbindr.ingsd.tanet gr kalcium- eller magnesiumoxid eller kalcium- eller magnesiumnydroxid.