Filter für Tabakrauch
Die Erfindung betrifft ein Filter für Tabakrauch, das z. B. als Filtermundstück einer Zigarette oder als Filtereinsatz in einem Zigarettenhalter verwendbar ist.
Bekanntlich ist Tabakrauch sehr komplex und enthält sowohl praktisch feste Bestandtejichen als auch Gase und Dämpfe. Die festen Bestandteile, z. B. Teer, Kohle und andere Stoffe einschliesslich Nikotin, bezeichnet man allgemein als Gesamtheit der Partikelanteile des Tabakrauches und betrachtet dieselben als Hauptquelle der Schädlichkeit des Tabakrauches für die Ge sundheft des Rauchers.
Die Gase im Tabakrauch enthalten als Hauptkomponenten die üblichen Verbrennungsprodukte Kohlendioxyd und Wasserdampf, aber sie enthalten auch giftige Gase, wie Essigsäure, Schwefelwasserstoff und Ammoniumgas, oft noch Zyanwasserstoffsäure und Kohlenmonoxyd, welche alle als für den Raucher schädlich erachtet werden. Diese schädlichen Gase sind in wechselnden Anteilen je nach Art und Qualität des Tabaks vorhanden und geben dem Tabakrauch eine Säureeigenschaft, weil darin die allein basischen Ammoniumgase nur in sehr geringer Menge auftreten. Tatsächlich zeichnet sich der Rauch von Tabak, welcher aus Gasen und der Partikelgesamtheit besteht, dadurch aus, dass er sauer ist.
Es sind schon viele Versuche unternommen worden, um Tabakrauch ohne Beeinträchtigung seines Aromas und Geschmacks zu reinigen und insbesondere daraus die Partikelgesamtheit zu beseitigen. Diese Versuche haben auf der physikalischen Filtrierung des Tabakrauchs beruht, jedoch nur zu eher bescheidenen Teilerfolgen geführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filter für Tabakrauch, das eine Kalziumverbindung enthält und sich als sehr viel wirksamer als die bisher gebräuchlichen Filter erweist.
Das erfindungsgemässe Filter zeichnet sich nun dadurch aus, dass mindestens eine Filterzone wenigstens vorwiegend aus einer Masse von Kalziumhydroxyd-Teil chen solcher Grösse besteht, dass dieselben ein Sieb von 60 A.S.T.M. Maschenweite (Masswert der American Society for Testing Materials) durchqueren können, jedoch durch ein Sieb von 80 A.S.T.M. Maschenweite zurückgehalten werden, wobei sich infolge der Reaktion von schädlichen Komponenten im Tabakrauch mit dem Kalziumhydroxyd ein Wasserniederschlag auf den Teilchen des Kalziumhydroxyds bildet, welcher befähigt ist, die physikalische Filtrierung der Gesamtheit der Parti- kelanteile des Tabakrauches ohne erhebliche Behinderung des Rauchdurchgangs durch das Filter zu steigern.
Die durch Kalziumhydroxyd-Teilchen gebildete Filterzone kann vorzugsweise zwischen bisher gebräuchlichen Filterteilen eingeschlossen sein, um zusätzlich zur üblichen physikalischen Filtrierung eine Bindung von schädlichen Bestandteilen des Tabakrauches zu erreichen.
Es ist festgestellt worden, dass die Wirksamkeit des Filters von der gewählten Korngrösse dös Kalziumhydroxyds abhängig ist und ein Optimum erreicht, wenn die Korngrösse der Kalziumhydroxydteilchen so gewählt wird, dass sie ein 60 A.S.T.M. Maschensieb durch queren, aber durch ein 80 A.S.T.M. Maschensieb zurückgehalten werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Filters. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch Erhitzen reinen weissen Marmors Kalziumoxyd erzeugt und dasselbe dann abgekühlt und durch Mischen mit ausreichend Wasser zu einer Paste aus Kalziumhydroxyd verarbeitet wird, die bei einer Temperatur von ungefähr 1400 C getrocknet wird, worauf durch selektives Sieben der getrockneten Paste Kalziumhydroxyd-Teilchen erhalten werden, deren Grösse im Bereich zwischen 60 bis 80 A.S.T.M. Siebmaschenweite liegt.
Die in einem Filter zur Verwendung gelangende Menge des so gewonnenen Kalziumhydroxyds kann von der Art und Qualität des Tabaks abhängig sein.
Die Erfindung wird anschliessend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, dass gelöschtes Kalziumhydroxyd in der erwähnten Körnungsgrösse zwischen zwei üblichen Filterteilen eingeschlossen sei, obwohl diese herkömmlichen Filterteile in der nachfolgenden Beschreibung nicht erwähnt werden.
Der durch das Filter gesogene Tabakrauch transportiert eine Partikelgesamtheit in Abhängigkeit von seiner Strömungsgeschwindigkeit infolge der durch den Raucher ausgeübten Saugwirkung und in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Dichte des Rauches, welche der Partikelgesamtheit ermöglicht, in der Gas- und Dampfströmung zu schweben und getragen zu werden.
Wenn die Rauchströmung im Filter durch das gelöschte Kalziumhydroxyd behindert und somit die Strömungsgeschwindigkeit vermindert wird, erfolgt ein erster Niederschlag von Rauchpartikeln.
Da der Tabakrauch Wasserdampf enthält, reagieren in seiner Gegegenwart die Kalziumhydroxydteiichen des Filters mit den im Tabakrauch vorhandenen Säuredämpfen. Es handelt sich dabei um eine normale Reaktion zwischen Säuren und Basen, aus welcher hier das Kalziumsalz von Säure und Wasser hervorgeht.
Dieses in der chemischen Reaktion gebildete Wasser schlägt sich im Filter als Flüssigkeitsbelag an den Kal- ziumhydroxydteilchen nieder, weshalb der durch das Filter strömende Tabakrauch diesen Flüssigkeitsniederschlag durchqueren muss. Es hat sich gezeigt, dass der Tabakrauch nach dem Durchqueren des Wasserniedier- schlags vom einziehenden Raucher als mild, frisch und angenehm empfunden wird.
Während dieses Rauchdurchgangs durch den Wasserniederschlag an den Teilchen des Kalziumhydroxyds im Filter werden aber auch weitere Rauchkomponenten, wie Ammoniak und Nikotin im Wasser teilweise aufgelöst. Zwar ist die niedergeschlagene Wassermenge verhältnismässig gering, weshalb auch die darin zur Auflösung gelangende Menge dies Nikotin und Ammoniaks klein ist, doch bilden diese Komponenten an der Gesamtmenge des Tabakrauches einen so kleinen Anteil, dass praktisch eine wirkliche Beseitigung dieser Komponenten durch ihre Auflösung in dem chemisch erzeugten Wasserniederschlag im Filter stattfindet.
Daher ist zu verstehen, dass die Säuredämpfe des Tabakrauches, wie Essigsäure, Schwefelwasserstoff usw.
daraus durch die chemische Reaktion und die Am monlumgase durch Auflösung im Filter beseitigt werden. Diese Gase gehören zu den dichteren Gasen des Tabakrauches, dessen Dichte nach deren Beseitigung erkennbar vermindert ist. Während der Tabakrauch mit seiner ursprünglichen Dichte die Partikelgesamtheit mitzutragen vermochte, ist nun seine Dichte auf ein Mass gesunken, bei dem er dazu nicht mehr fähig ist. Demzufolge findet im Filter eine Ablagerung eines sehr grossen Anteil der Rauchpartikel statt.
Zusätzlich zur chemischen Reaktion und der Ablagerung infolge der Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und Dichte des Tabakrauches bewirkt das Hindurchsaugen des Rauches durch den Wasserniederschlag im Filter eine physikalische Filtrierung bezüglich der Partikelgesamtheit. Dabei ergibt sich eine Art Kohäsionswirkung zwischen der Wasseroberfläche auf den Kalziumhydroxydteilen und den Rauchpartikeln.
Es ist festgestellt worden, dass ein Kalziumhydroxyd von der beschriebenen Beschaffenheit enthaltendes Filter einen sehr hohen Prozentsatz (in einigen Fällen bis 90 %) der Partikelgesamtheit, der schädlichen Gase und des Nikotins aus dem Tabakrauch zurückzuhalten vermag, ohne das Aroma und den Geschmak des Tabakrauches zu beeinträchtigen. Überdies ist auch festgestellt worden, dass durch das Filter gelangter Tabakrauch einen ganz entscheidend verminderten Säuregehalt aufweist, was durch Versuche mit verschiedenen Indikatoren, wie Methylrot, Methylorange, usw. bestätigt worden ist, woraus sich ergibt, dass die Säurekomponenten des ursprünglichen Tabakrauches weitgehend beseitigt worden sind.
Versuche haben gezeigt, dass beim Vermindern der Korngrösse der im Filter verwendeten Teilchen des Kal- ziumhydroxyds auf den bevorzugten Grössenbereich von 60-80 A.S.T.M. Siebmaschenweite die Wirksamkeit des Filters zunimmt. Wird jedoch die Korngrösse der Kal- ziumhydroxydteilchen weiter vermindert, so dass die Teilchen ein 80 A.S.T.M. Maschensieb durchqueren können, neigt das Filter dazu, verstopft zu werden, und funktioniert bei weitem nicht mehr so befriedigend.
Aus diesen Darlegungen ergibt sich, dass beim Filtrieren von Tabakrauch mittels des beschriebenen Filters der saure Dämpfe und Gase und Wasserdampf enthaltende Rauchstrom mit dem ungiftigen, in körnigem Zustand befindlichen Kalziumhydroxyd in Berührung und zur Reaktion gebracht wird, um neutrale Stoffe und Wasser zu ergeben, das einen Niederschlag auf den Kalziumhydroxydteilchen bildet und andere im Tabakrauch vorhandene Komponenten auflöst, wobei die Dichte der gasförmigen Bestandteile des Tabakrauches ausreichend vermindert wird, um eine beträchtliche Ablagerung der Partikelgesamtheit des Tabakrauches an der alkalischen Substanz des Filters zu bewirken.
Das beschriebene Filter eignet sich vorzugsweise zum Einsetzen in einen Zigarettenhalter, doch kann das Filter ebensogut als Teil eines Filtermundstücks einer Zigarette verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE
I. Filter für Tabakrauch, das eine Kalziumverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Filterzone wenigstens vorwiegend aus einer Masse von Kalziumhydroxyd-Teilchen solcher Grösse besteht, dass dieselben ein Sieb von 60 A.S.T.M. Maschenweite durchqueren können, jedoch durch ein Sieb von 80 A.S.T.M. Maschenweite zurückgehalten werden, wobei sich infolge der Reaktion von schädlichen Komponenten im Tabakrauch mit dem Kalziumhydroxyd ein Wasserniederschlag auf den Teilchen des Kalziumhydroxyds bildet, welcher befähigt ist, die physikalische Filtrierung der Gesamtheit der Partikelanteile des Tabakrauches ohne erhebliche Behinderung des Rauch durchgangs durch das Filter zu steigern.
II. Verfahren zur Herstellung des Filters nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erhitzen reinen weissen Marmors Kalziumoxyd erzeugt und dasselbe dann abgekühlt und durch Mischen mit ausreichend Wasser zu einer Paste aus Kalziurnhydroxyd verarbeitet wird, die bei einer Temperatur von ungefähr
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Filters for tobacco smoke
The invention relates to a filter for tobacco smoke which, for. B. can be used as a filter mouthpiece of a cigarette or as a filter insert in a cigarette holder.
As is well known, tobacco smoke is very complex and contains practically solid components as well as gases and vapors. The solid components, e.g. B. tar, coal and other substances, including nicotine, are generally referred to as the totality of the particulate fractions of tobacco smoke and consider the same as the main source of the harmfulness of tobacco smoke for the smoker's notebook.
The main components of the gases in tobacco smoke are the usual combustion products, carbon dioxide and water vapor, but they also contain poisonous gases such as acetic acid, hydrogen sulfide and ammonium gas, often also hydrocyanic acid and carbon monoxide, all of which are considered harmful to the smoker. These harmful gases are present in varying proportions depending on the type and quality of the tobacco and give tobacco smoke an acidic property because the ammonium gases, which are only basic, occur in very small quantities. In fact, the smoke from tobacco, which is composed of gases and the aggregate of particles, is distinguished by being acidic.
Many attempts have been made to purify tobacco smoke without impairing its aroma and taste, and in particular to remove particulate matter therefrom. These attempts have been based on the physical filtration of tobacco smoke, but have led to rather modest partial success.
The present invention relates to a filter for tobacco smoke which contains a calcium compound and which is found to be much more effective than the filters previously used.
The filter according to the invention is now characterized in that at least one filter zone consists at least predominantly of a mass of calcium hydroxide particles of such a size that they have a sieve of 60 A.S.T.M. Mesh size (measured by the American Society for Testing Materials), but through a sieve of 80 A.S.T.M. Mesh size are retained, whereby as a result of the reaction of harmful components in tobacco smoke with the calcium hydroxide, a water precipitate forms on the particles of the calcium hydroxide, which is able to physically filter the totality of the particle fractions of the tobacco smoke without significant hindrance to the passage of smoke through the filter increase.
The filter zone formed by calcium hydroxide particles can preferably be enclosed between previously customary filter parts in order to achieve binding of harmful components of tobacco smoke in addition to the usual physical filtration.
It has been found that the effectiveness of the filter depends on the selected grain size of the calcium hydroxide and reaches an optimum if the grain size of the calcium hydroxide particles is chosen so that it is 60 A.S.T.M. Cross the mesh screen, but through an 80 A.S.T.M. Mesh screen are retained.
The invention also relates to a method for producing the filter according to the invention. The process is characterized by the fact that pure white marble is heated to produce calcium oxide, which is then cooled and mixed with sufficient water to make a paste of calcium hydroxide, which is dried at a temperature of around 1400 C, followed by selective sieving of the dried Paste calcium hydroxide particles are obtained, the size of which ranges between 60 to 80 ASTM Sieve mesh size is.
The amount of calcium hydroxide obtained in this way to be used in a filter can depend on the type and quality of the tobacco.
The invention will then be described in more detail using an exemplary embodiment, it being assumed that slaked calcium hydroxide in the grain size mentioned is enclosed between two conventional filter parts, although these conventional filter parts are not mentioned in the following description.
The tobacco smoke drawn through the filter transports an aggregate of particles as a function of its flow velocity as a result of the suction exerted by the smoker and as a function of the average density of the smoke which enables the aggregate of particles to float and be carried in the gas and vapor flow.
When the smoke flow in the filter is hindered by the extinguished calcium hydroxide and the flow speed is reduced, the first deposit of smoke particles occurs.
Since the tobacco smoke contains water vapor, the calcium hydroxide particles of the filter react with the acid vapors present in the tobacco smoke in its presence. It is a normal reaction between acids and bases, from which the calcium salt of acid and water emerges.
This water formed in the chemical reaction is deposited in the filter as a liquid coating on the calcium hydroxide particles, which is why the tobacco smoke flowing through the filter has to pass through this liquid deposit. It has been shown that the tobacco smoke is perceived as mild, fresh and pleasant by the incoming smoker after it has passed through the low waterfall.
During this passage of smoke through the precipitation of water on the particles of calcium hydroxide in the filter, other smoke components such as ammonia and nicotine are partially dissolved in the water. It is true that the amount of water deposited is relatively small, which is why the amount of nicotine and ammonia that dissolves in it is small, but these components form such a small proportion of the total amount of tobacco smoke that these components can be effectively eliminated through their dissolution in the chemical generated water precipitation takes place in the filter.
It should therefore be understood that the acid vapors of tobacco smoke, such as acetic acid, hydrogen sulfide, etc.
from this through the chemical reaction and the ammonium gases are eliminated through dissolution in the filter. These gases are among the denser gases in tobacco smoke, the density of which is noticeably reduced after they have been removed. While tobacco smoke was able to carry the total number of particles with its original density, its density has now dropped to a level at which it is no longer able to do so. As a result, a very large proportion of the smoke particles are deposited in the filter.
In addition to the chemical reaction and deposition due to the reduction in the flow rate and density of the tobacco smoke, the suction of the smoke through the precipitate of water in the filter effects physical filtration of the total number of particles. This creates a kind of cohesive effect between the water surface on the calcium hydroxide parts and the smoke particles.
It has been found that a filter containing calcium hydroxide of the nature described can retain a very high percentage (in some cases up to 90%) of the total particulate matter, noxious gases and nicotine from tobacco smoke without sacrificing the aroma and flavor of tobacco smoke affect. In addition, it has also been found that tobacco smoke that has passed through the filter has a very significantly reduced acid content, which has been confirmed by tests with various indicators, such as methyl red, methyl orange, etc., from which it appears that the acid components of the original tobacco smoke have been largely eliminated are.
Tests have shown that when the particle size of the calcium hydroxide particles used in the filter is reduced to the preferred size range of 60-80 A.S.T.M. Mesh size increases the effectiveness of the filter. However, if the grain size of the calcium hydroxide particles is further reduced so that the particles have an 80 A.S.T.M. If you can cross mesh screens, the filter tends to get clogged and is nowhere near as satisfactory.
From these explanations it follows that when filtering tobacco smoke by means of the filter described, the smoke stream containing acidic vapors and gases and water vapor is brought into contact with the non-toxic, granular calcium hydroxide and reacted to give neutral substances and water, which forms a precipitate on the calcium hydroxide particles and dissolves other components present in tobacco smoke, the density of the gaseous constituents of the tobacco smoke being reduced sufficiently to cause substantial deposition of the particulate aggregate of tobacco smoke on the alkaline substance of the filter.
The filter described is preferably suitable for insertion into a cigarette holder, but the filter can equally well be used as part of a filter mouthpiece of a cigarette.
PATENT CLAIMS
I. A filter for tobacco smoke containing a calcium compound, characterized in that at least one filter zone consists at least predominantly of a mass of calcium hydroxide particles of such a size that they have a sieve of 60 A.S.T.M. Mesh size, but through a sieve of 80 A.S.T.M. Mesh size are retained, whereby as a result of the reaction of harmful components in tobacco smoke with the calcium hydroxide, a water deposit forms on the particles of the calcium hydroxide, which is able to increase the physical filtration of the totality of the particle fractions of the tobacco smoke without significant obstruction of the smoke passage through the filter .
II. A method for producing the filter according to patent claim I, characterized in that calcium oxide is produced by heating pure white marble and the same is then cooled and processed by mixing with sufficient water to form a paste of calcium hydroxide, which at a temperature of approximately
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