ES2499990A1 - Nanoporous activated carbons as additives in tobacco for reducing the emission of toxic products - Google Patents

Nanoporous activated carbons as additives in tobacco for reducing the emission of toxic products Download PDF

Info

Publication number
ES2499990A1
ES2499990A1 ES201300305A ES201300305A ES2499990A1 ES 2499990 A1 ES2499990 A1 ES 2499990A1 ES 201300305 A ES201300305 A ES 201300305A ES 201300305 A ES201300305 A ES 201300305A ES 2499990 A1 ES2499990 A1 ES 2499990A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tobacco
activated carbons
lma
particle size
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201300305A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2499990B1 (en
Inventor
Antonio Marcilla Gomis
María Isabel BELTRÁN RICO
Amparo GÓMEZ SIURANA
Deseada Berenguer Muñoz
Isabel MARTÍNEZ CASTELLANOS
Francisco RODRÍGUEZ REINOSO
Antonio SEPÚLVEDA ESCRIBANO
Manuel MARTÍNEZ ESCANDELL
Joaquín SILVESTRE ALBERO
Ana SILVESTRE ALBERO
Mateus C. MONTEIRO DE CASTRO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad de Alicante
Original Assignee
Universidad de Alicante
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad de Alicante filed Critical Universidad de Alicante
Priority to ES201300305A priority Critical patent/ES2499990B1/en
Priority to PCT/ES2014/070204 priority patent/WO2014154920A1/en
Priority to EP14773186.3A priority patent/EP2979552A4/en
Publication of ES2499990A1 publication Critical patent/ES2499990A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2499990B1 publication Critical patent/ES2499990B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24BMANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/28Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24BMANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/28Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances
    • A24B15/42Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances by organic and inorganic substances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24BMANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/28Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances
    • A24B15/285Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances characterised by structural features, e.g. particle shape or size
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24BMANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/28Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances
    • A24B15/287Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances by inorganic substances only
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/16Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A24D3/163Carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Manufacture Of Tobacco Products (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

The invention relates to the use of nanoporous activated carbons as additives for reducing the amount of toxic and carcinogenic compounds present in tobacco smoke, and to the mixture of tobacco with nanoporous activated carbons.

Description

imagen1image 1

5 5

10 10

15 fifteen

2 O 2 o

2 5 2 5

3 O 3 o

CARBONES ACTIVADOS NANOPOROSOS COMO ADITIVOS EN EL TABACO PARA REDUCIR LA EMISiÓN DE PRODUCTOS TÓXICOS NANOPOROUS ACTIVATED CARBONS AS TOBACCO ADDITIVES TO REDUCE THE EMISSION OF TOXIC PRODUCTS

Campo de la invención Field of the Invention

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. The present invention relates to the use of nanoporous activated carbons as additives for the reduction of toxic and carcinogenic compounds present in tobacco smoke.

Estado de la técnica State of the art

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. The smoke that is generated in the combustion of tobacco contains a series of toxic and carcinogenic compounds that are inhaled by smokers, both active and passive, and that make tobacco one of the main causes of death worldwide. The habit of smoking tobacco represents a global problem with very negative consequences on the health of human beings, with a very significant impact on public health departments or ministries.

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. In the smoke generated in the combustion of tobacco, more than 4000 different compounds have been identified [R.R. Baker and L.J. Bishop, J. Anal. Appl. Pyrol., 74 (2005), 145]. At least 60 of them are recognized as toxic and carcinogenic. The most abundant are tars, carbon monoxide and dioxide, acetaldehyde, phenols, acetone, formaldehyde, benzene, toluene and nicotine. Nicotine is the main addictive component present in tobacco smoke.

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. The process of smoking a cigarette generates the appearance of two types of smoke currents, the so-called "mainstream", consisting of the smoke that the smoker inhales and exhales directly from the cigarette, and the secondary current, consisting of the smoke that is eliminated through the lit cigarette, which is diluted in the surrounding air and inhaled by passive smokers. Being able to reduce the concentration of toxic compounds in both streams would be of utmost importance from all points of view.

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. There are numerous patents on the use of activated carbons of different characteristics and in different forms, granular in the form of tissue, in the form of fibers, mixed with other types of compounds and for various purposes, from the adsorption of heavy organic compounds, including nicotine and tars until the decrease in carbon monoxide. In fact, several brands including these types of filters have been marketed. The following patents are examples of these applications.

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. US75552735 describes a filter formed by bundles of activated carbon fibers distributed in the conventional filter. It also describes the helical arrangement of said beams, as well as the addition of other adsorbent particles.

imagen2image2

imagen3image3

La patente US7784471 describe el uso de partículas esféricas de carbón activado para rellenar cavidades en los filtros convencionales y retener determinados compuestos. US7784471 describes the use of spherical particles of activated carbon to fill cavities in conventional filters and retain certain compounds.

5 5

La patente US7484511 describe el uso de carbones activados en filtros para liberar aromas al pasar el humo a su través. US7484511 describes the use of activated carbon in filters to release aromas when smoke passes through it.

La solicitud de patente US2011 0088704 describe un filtro concéntrico de carbón activado en un filtro convencional de acetato de celulosa. Patent application US2011 0088704 describes a concentric activated carbon filter in a conventional cellulose acetate filter.

Sin embargo, los documentos descritos anteriormente se refieren al uso de carbón activado lOen los filtros However, the documents described above refer to the use of activated carbon 10 in the filters

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 Mesoporous activated carbons can be obtained by physical activation processes with CO2 using catalysts such as iron or calcium salts, or by chemical activation with different precursors, such as oil or coal, anthracite, certain types of petroleum coke or polymers, using high proportions of activating agent, typically phosphoric acid, sodium or potassium hydroxide, or potassium carbonate. Thus, for example, this type of materials is described in the literature that can reach characteristics such as BET surface areas between 0-3500 m2 / g, total pore volume between O and 2.5 cm3 / g and micropore volume between Oy

1.5 cm3/g (Carbon, 47 (2009) 195-200; Chemistry and Physics of Carbon (2008), 30, 1-62; 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. 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, There are patents describing procedures for obtaining (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). 25 Application number: CN20071302283 20071224; Method for preparing pressed active carbon; 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. No document has been found that refers to the use of coal directly 3 O mixed with tobacco, so that it is present in the combustion process.

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 In the present invention a new application of these materials is described, which consists in the use of this type of activated and super activated mesoporic coals mixed directly with the tobacco, so that they are present in the process of

imagen4image4

imagen5image5

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. combustion of tobacco and having a particle size and morphology such that they do not pass through the conventional filter and in order to reduce the toxic and carcinogenic substances present in tobacco smoke.

Descripción de la invención Description of the invention

5 10 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. Thus, in a first aspect, the present invention relates to the use of mesoporous activated carbons with a particle size between 1-100 flm, of high degree of activation, with an SBET surface comprised between 1200-4200 m2 / g, a VM1C volume between 0.4-1.2 cm3 / g and a VMESO volume between 0.62.8 cm3 / g as an additive to reduce the toxic and carcinogenic substances present in tobacco smoke.

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. In a more particular embodiment, mesoporous activated carbons have a particle size between 2-20 flm. More particularly the particle size of mesoporous activated carbons is between 5-15flm.

15 fifteen
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. In a particular embodiment, mesoporous activated carbons are impregnated with carbonates or hydroxides of metals such as Na, Ca, Fe, Ce or Zr, or mixed with zeolites or alumninosilicates, or mixed with acidic, sodium or exchanged forms with oxides of Fe, Ce, or Zr or mixtures thereof of zeolites or aluminosilicates.

2 O 25 2 or 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. In a second aspect the present invention relates to a mixture comprising dry tobacco and mesoporous activated carbons, with a particle size between 1-100 flm, with a SBET surface comprised between 1200-4200 m2 / g, a VM1C volume comprised between 0.4-1.2 cm3 / g and a VMESO volume between 0.6-2.8 cm3 / g as an additive. In a more particular embodiment, meso porous activated carbons have a particle size between 2-20 flm. More particularly the particle size of mesoporous activated carbons is between 5-15flm.

30 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. In a more particular embodiment, the meso-activated activated carbons of the mixture are in a concentration between 0.5-15% by weight with respect to dry tobacco. More particularly, the mesoporous activated carbons of the mixture are in a concentration comprised between 2-7% by weight with respect to dry tobacco.

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, In a particular embodiment of the present invention, the mesoporous activated carbons of the mixture have a particle size between 5 and 15 flm,

imagen6image6

imagen7image7

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. a SBET surface greater than 3000 m2 / g, a VM1C volume greater than 1.1 cm3 / g and a VMESO volume greater than 2.0 cm3 / g.

Descripción de las figuras. Description of the figures.

5 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. Figure 1. Adsorption isotherms of N2 to 77K of the activated carbon used, where Vads STP (cm3 / g) represents the volume of gas adsorbed under normal conditions at the relative pressure PIPo.

Figura 2. Imagen SEM típica de los carbones utilizados. Figure 2. Typical SEM image of the coals used.

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. Figure 3. Detail, between the retention times of 15 and 21 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

10 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. Figure 4. Detail, between the retention times of 21 and 25 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

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. Figure 5. Detail, between the retention times of 25 and 55 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

15 fifteen
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. Figure 6. Detail, between the retention times of 15 and 21 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

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. Figure 7. Detail, between the retention times of 21 and 25 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

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. Figure 8. Detail, between the retention times of 25 and 55 min, of the chromatogram of the liquids generated by smoking the 3R4F and 3R4F tobacco mixed with the LMA-414 coal.

2 O 2 o
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

25 3 O 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 The present invention relates to the use of activated carbons mixed with tobacco so that they are present in the tobacco combustion process. The mechanism by which these materials are more or less active in reducing the emission of certain substances in the process of pyrolysis and combustion of tobacco can be of different nature. First of all, it must be taken into account that the presence of this type of materials, due to its composition, essentially carbon, can contribute to the rise in the temperature of the cigarette embers by its own combustion, substantially modifying the pyrolysis processes of the tobacco in the areas near the grill, as well as the combustion of tobacco. In addition, their combustion primarily generates carbon dioxide and water, so they do not contribute to the generation of nicotine and tars. On the other hand, and depending on their structure and degree of arrangement, they may not suffer combustion processes. In addition, they can retain adsorption compounds generated in the

imagen8image8

imagen9image9

pirólisis y combustión en las zonas calientes de la brasa y próximas a ella, de modo que pyrolysis and combustion in the hot areas of the grill and next to it, so that

estos compuestos pueden sufrir reacciones de pirólisis u oxidación de forma sensiblemente these compounds may suffer from pyrolysis or oxidation reactions substantially

diferente a la que tendría lugar si no se encontrasen confinados en la estructura porosa de different from what would take place if they were not confined to the porous structure of

estos materiales, o también pueden ser simplemente desorbidos sin sufrir mayor these materials, or they can also be simply desorbed without suffering major

5 5
modificación. Sin embargo, no todos los carbones activados son igualmente activos en este modification. However, not all activated carbons are equally active in this

proceso. El precursor del carbón activado, el grado de activación y la textura porosa process. The precursor of activated carbon, the degree of activation and the porous texture

desarrollada, así como la presencia de agente activante u otros compuestos, juegan un developed, as well as the presence of activating agent or other compounds, play a

papel fundamental en los procesos de difusión del oxígeno y combustión del propio carbón, fundamental role in the processes of diffusion of oxygen and combustion of the coal itself,

así como en la posible adsorción-desorción y reacción de los productos generados en la as well as in the possible adsorption-desorption and reaction of the products generated in the

10 10
pirólisis y combustión del tabaco. Su granulometría y grado de ordenación, que puede Pyrolysis and combustion of tobacco. Its granulometry and degree of ordering, which can

modificar su propia combustión y la permeabilidad del lecho de tabaco y carbón, son modify its own combustion and the permeability of the bed of tobacco and coal, are

aspectos que también pueden tener una notable influencia en los procesos que tienen lugar aspects that can also have a significant influence on the processes that take place

en el fumado, por ejemplo, de un cigarrillo. El tipo de tabaco y los aditivos que contiene son in smoking, for example, of a cigarette. The type of tobacco and the additives it contains are

también variables a tener en cuenta. De este modo carbones muy activados pero also variables to consider. Thus highly activated carbons but

15 fifteen
esencialmente microporosos, son capaces de reducir la generación de alquitranes y essentially microporous, they are able to reduce the generation of tars and

nicotina, pero en mucha menor proporción que otros carbones activados de un grado de nicotine, but to a much lesser extent than other activated carbons of a degree of

activación elevado y con una mesoporosidad muy desarrollada. Estos materiales son high activation and with a highly developed mesoporosity. These materials are

capaces de reducir drásticamente la generación de alquitranes, nicotina e incluso el capable of drastically reducing the generation of tars, nicotine and even the

monóxido de carbono. Resulta evidente, por tanto, que la textura porosa juega un importante carbon monoxide. It is evident, therefore, that the porous texture plays an important

2 O 2 o
papel en este proceso y hace de estos materiales unos excelentes candidatos para ser role in this process and makes these materials excellent candidates to be

utilizados con el objeto de reducir la emisión de compuestos tóxicos del tabaco. used in order to reduce the emission of toxic compounds of tobacco.

Con el fin de demostrar el papel de los aditivos propuestos en esta patente, se fumaron In order to demonstrate the role of the additives proposed in this patent, they were smoked

cigarrillos de referencia 3R4F de la Universidad de Kentucky y tabaco de cigarrillos de dos University of Kentucky 3R4F reference cigarettes and two cigarette tobacco

marcas comerciales a los que se incorporaron distintos carbones activados, utilizando una trademarks to which different activated carbons were incorporated, using a

25 25
máquina de fumar que funcionaba de acuerdo con las siguientes variables de operación: smoking machine that worked according to the following operating variables:

Condiciones de fumado de cigarrillos y de análisis de los productos generados Cigarette smoking conditions and analysis of the products generated

-Se fuman simultáneamente 10 cigarrillos, siguiendo las especificaciones de la norma -10 cigarettes are smoked simultaneously, following the specifications of the standard

ISO 3308 (caladas de 2 s de duración, volumen aspirado 35 mL, frecuencia de ISO 3308 (puffs of 2 s duration, aspirated volume 35 mL, frequency of

caladas 60 s y pérdida de presión en la calada menor de 300 Pa). drafts 60 s and pressure loss in the draft less than 300 Pa).

3O 3O
-Los cigarrillos se acondicionan a 23°C y 60% de humedad relativa, manteniéndolos -Cigarettes are conditioned at 23 ° C and 60% relative humidity, keeping them

en un desecador provisto de una disolución saturada de nitrito sódico, al menos in a desiccator provided with a saturated solution of sodium nitrite, at least

durante 48 h antes de ser fumados. for 48 hours before being smoked.

imagen10image10

imagen11image11

-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. -During the smoking process, smoke, including ca, co2 and other non-condensable products, passes through the cigarette filter as well as a trap (fiberglass filter) located before the gas collection bag. The non-condensable products are collected in a Tediar gas bag, which is reserved for further analysis by gas chromatography (GC) and the condensable products are collected in the cigarette filter and in the subsequent trap. In it are retained condensable products that would be directly inhaled by smokers.

-La presión de aspiración de la máquina de fumar es del orden de 150 cm de H20. -The suction pressure of the smoking machine is of the order of 150 cm of 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. -The condensable products retained in the trap are extracted with 2-propanol, ensuring that all the compounds retained in the trap are recovered. The extract is then dried with sodium sulfate and reserved for further analysis by 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: -The determination of the CO and CO2 content in the non-condensable fraction is carried out by GC, using a thermal conductivity detector (GC-TCD) and a concentric CTRI column used for the analysis of O2, N2, CH4, CO2 Y ca, in a SHIMADZU GC-14A device, using a calibration using external standards. The quantification has been performed by calculating the response factor (grams of compound / peak area) of these compounds by injecting different volumes (between 0.5 and 2.5 mL) of the corresponding standard (Carbon monoxide, Carbon dioxide , Hydrogen, Methane and Oxygen). The conditions of the analysis are:

-Gas portador: He -Gas carrier: He

-Temperatura del inyector: 28 oC -Injector temperature: 28 oC

-Temperatura del detector: 110°C -Tensor temperature: 110 ° C

-Volumen inyectado: 2.5 mL -Injected volume: 2.5 mL

-Flujo de columna constante: 40 mUmin - Constant column flow: 40 mUmin

-Programa de temperatura del horno: isotermo a 110°C -Oven temperature program: isothermal at 110 ° C

-Tiempo análisis 20 min -Time analysis 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: -The remaining non-condensable components are analyzed by GC with flame ionization detector (GC-FID), using a GAS-PRO column and the following 3rd conditions:

-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 - Injector temperature: 150 ° C - Detector temperature: 210 ° C - Carrier gas: Helium - Injected sample volume: 150 IJL - Constant column flow: 2 mUmin - Oven temperature program: - Initial column temperature 35 ° C for 10 min -Heating up to 100 oC with a ramp of 5 ° C / min -Heating up to 200 oC with a ramp of 15 ° C / min -Ending time: 10 min

imagen12image12

imagen13image13

-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: -The condensable compounds (extracted with 2-propanol) are analyzed by GC with mass spectrometry detector (GC-MS), using an HP-5MS column and the following conditions:

-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 - Injector temperature: 250 ° C - Carrier gas: Helium - Injected sample volume: 1 IJL - Constant column flow: 2 mUmin - Oven temperature program: - Initial column temperature 40 ° C for 5 min - Heating up to 320 ° C with a ramp of 12 ° C / min - Final time: 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. -For the determination of the quantities obtained of each compound, the integration of the area under the chromatographic peaks is carried out and the corresponding response factors are used.

Condiciones de preparación de los cigarrillos Conditions for preparing cigarettes

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 To carry out all the tests, cigarettes were prepared in which the tobacco bite has been mixed by hand with the corresponding active carbon. In all cases a nominal percentage of 5% by weight of additive is used. The

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 Cigarettes were prepared using the procedure described in "cigarette preparation conditions" and using the active coals whose textural characteristics are shown in Table 1 (textural characteristics of the activated carbons used). Figure 1 shows the corresponding adsorption isotherms of N2 at 77 K. It can be seen that carbons of high degree of activation and different percentage have been used

imagen14image14

imagen15image15

5 5
de mesoporosidad. of mesoporosity.

MUESTRA LMA-285 LMA-285-Ca LMA-41 LMA-47 LMA-414 SAMPLE 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 S BET (m '/ g) 1715 1237 2767 3263 3052 VMIC (cm "/ g) 0.56 0.43 0.95 1.07 1.02

Tabla 1 Table 1

V MESO (cm"/g) V MONTH (cm "/ g)

0.67 0.67

0.56 0.56

0.32 0.32

0.98 0.98

1.09 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 10 All coals, except LMA-41, have a marked mesoporous nature, especially in LMA-47 and LMA-414. It is precisely these coals that have the greatest activity, as will be seen in the examples presented. The appearance of the materials used can be seen in Figure 2, where it can be seen that most of the particles are above 10 J..lm, as well as the presence of

15 partícuiles de tamaño próximo a las 200 J..lm. 15 participants of size close to 200 J..lm.

Ejemplos correspondientes a diferentes mezclas tabaco-carbón activo. Examples corresponding to different tobacco-activated carbon mixtures.

La tabla 2 muestra las mezclas ensayadas como ejemplo del efecto de los distintos Table 2 shows the mixtures tested as an example of the effect of the different

2 O carbones activados sobre (TABACO 1 Y TABACO 2). 2 O activated carbons on (TOBACCO 1 AND TOBACCO 2).

los tabacos de referencia reference tobacco

Mezclas estudiadas Mixes studied

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 + LMA-414 3R4F + LMA-285 3R4F + LMA-285-Ca TOBACCO 1 + LMA-41 TOBACCO 1 + LMA-414 TOBACCO 1+ LMA-47 TOBACCO 2 + LMA-47

3R4F y dos tabacos comerciales Tabla 2 3R4F and two commercial tobacco Table 2

imagen16image16

imagen17image17

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 Tables 3, 4, 5 and 6 present the results obtained when smoking cigarettes using the conditions of preparation of cigarettes, smoking conditions and 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: analysis of the products generated corresponding to different tobacco-additive mixtures. The values obtained for: -CO and CO2 are shown, in mg of compound / cigarette-amount of some toxic products, in mg of compound / cigarette-total particulate matter (TPM) in mg / cigarette, calculated as:

10 10

imagen18image18

donde: where:

-mo es la masa de la trampa posterior al filtro, en mg, antes de fumar -mo is the mass of the post-filter trap, in mg, before smoking

-m1 es la masa de la trampa posterior al filtro, en mg, después de fumar q cigarrillos -m1 is the mass of the post-filter trap, in mg, after smoking q cigarettes

15 -q es el número de cigarrillos fumados 15 -q is the number of cigarettes smoked

La tabla 3 muestra el contenido en CO y CO2 en el humo del tabaco generado bajo condiciones controladas. Table 3 shows the CO and CO2 content in tobacco smoke generated under controlled conditions.

Muestra CO2 (mg/cigarrillo) ca (mg/cigarrillo) Sample CO2 (mg / cigarette) ca (mg / cigarette)

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 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 TOBACCO 1 35.4 6.82 TOBACCO 1 + LMA-41 32.8 6.23 TOBACCO 1 + LMA-414 36.4 6.51 TOBACCO 1 + LMA-1 -47 30.0 5.75 TOBACCO 2 38.3 6.31 TOBACCO 2 + LMA-47 26.2 3.25

20 twenty

Tabla 3 Table 3

imagen19image19

imagen20image20

La tabla 4 muestra el porcentaje de carbón, número de caladas, tabaco por cigarrillo y TPM obtenidos al fumar tabaco bajo condiciones controladas. Table 4 shows the percentage of coal, number of puffs, tobacco per cigarette and TPM obtained by smoking tobacco under controlled conditions.

Muestra % carbón Caladas mg TPM tabaco/cigarrillo (mg/cigarrillol Sample% carbon Caladas mg TPM tobacco / cigarette (mg / cigarette

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 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 TOBACCO 1 0.00 8 0.817 6.23 TOBACCO 1 + LMA-41 4.44 8 0.823 3.10 TOBACCO 1 + LMA-414 3.93 8 0.770 2.60 TOBACCO 1 + LMA-47 3.96 8 0.806 3.73 TOBACCO 2 0.00 8 0.838 5.63 TOBACCO 2 + LMA-47 3.71 8.5 0.854 0.87

Tabla 4 Table 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. 5 Table 5 shows the generation (compound mg / cigarette) of different toxic compounds present in the gases collected in the Tediar bag after smoking tobacco under controlled conditions.

Muestra Propionaldehido Tolueno Benceno Acetaldehido Propionaldehyde Sample Toluene Benzene Acetaldehyde

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 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 1.55 E-02 8.78E-02 3.63E-01 TOBACCO 1 1.26E-02 2.13E-02 8.03E-02 4.47E-01 TOBACCO 1 + LMA-414 1.19E-02 1.74E-02 9.93E-02 4.77E- 01 TOBACCO 2 1.29E-02 1.68E-02 7.02E-02 3.29E-01 TOBACCO 2 + LMA-47 5.40E-03 4. 1OE-03 3.41E-02 1.03E-01

10 Tabla 5 10 Table 5

Muestra HCN Crotonaldehido HCN Crotonaldehyde Sample

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 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 TOBACCO 1 4.60E-03 4.80E-03 TOBACCO 1 + LMA-414 9.70E-03 4.00E-03 TOBACCO 2 7.90E-03 5.20E-03 TOBACCO 2 + LMA-47 6.10E-03 2.80E-03

Tabla 5 continuación. Table 5 below.

imagen21image21

imagen22image22

La Tabla 6 muestra la generación (mg compuesto/cigarrillo) de diferentes compuestos Table 6 shows the generation (compound mg / cigarette) of different compounds

tóxicos presentes en los productos condensables retenidos en la trampa posterior al filtro al toxic substances present in condensable products retained in the post filter trap at

fumar tabaco bajo condiciones controladas. Smoking tobacco under controlled conditions.

Muestra Nicotina Fenol p-Cresol HidroQuinona Miosmina Cotinina Sample Nicotine Phenol p-Cresol HydroQuinone Myosmin Cotinine

3R4F 4.77E-01 1.80E-04 -2.23E-03 2.46E-03 2.41E-03 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-414 1.94E-01 ---- 6.60E-04

3R4F+LMA-285-Ca 3.06E-01 --3.06E-03 8.20E-04 1.35E-03 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 TOBACCO 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 TOBACCO 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 TOBACCO 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 TOBACCO 2 + LMA-47 5.22E-02 ---- 4.50E-04

5 5
Tabla 6 Table 6

Las tablas 3 a 6 ponen de manifiesto que algunos de los carbones activos considerados en Tables 3 to 6 show that some of the active carbons considered in

los ejemplos, especialmente los de mayor carácter mesoporoso, proporcionan una reducción the examples, especially those of greater mesoporous nature, provide a reduction

significativa de la cantidad de compuestos tóxicos que aparecen en el humo del tabaco, Significant amount of toxic compounds that appear in tobacco smoke,

siendo sobre todo muy apreciable en los compuestos analizados en la fracción líquida being above all very appreciable in the compounds analyzed in the liquid fraction

10 10
condensada. Se han analizado hasta 33 compuestos en los gases y 84 en los líquidos condensed Up to 33 compounds in gases and 84 in liquids have been analyzed

retenidos en las trampas correspondientes a los picos de mayor área. Como se puede retained in the traps corresponding to the peaks of greater area. How can

observar en los cromatogramas presentados, todos los picos experimentan una notable Observe in the chromatograms presented, all peaks experience a remarkable

reducción, como se ha mostrado para unos compuestos seleccionados a modo de ejemplo reduction, as shown for example selected compounds

en las tablas anteriores. Muchos de los compuestos so prácticamente eliminados en in the previous tables. Many of the compounds are virtually eliminated in

15 fifteen
presencia del catalizador. Esta reducción supone, a su vez, una disminución de los presence of the catalyst. This reduction implies, in turn, a decrease in

potenciales efectos negativos que causa el humo del tabaco en los fumadores activos y potential negative effects caused by tobacco smoke in active smokers and

pasivos, sin provocar cambios apreciables en las propiedades organolépticas y en el sabor y passive, without causing appreciable changes in organoleptic properties and taste and

en la consistencia del tabaco, y sin la generación aparente de otros compuestos no in the consistency of tobacco, and without the apparent generation of other compounds not

deseables. Por otro lado, no sólo se reducen los compuestos tóxicos, sino que, en general, desirable. On the other hand, not only toxic compounds are reduced, but, in general,

2 O 2 o
también disminuye de manera apreciable la cantidad total de gases y de líquidos que se it also appreciably decreases the total amount of gases and liquids that are

forman al fumar el cigarrillo (materia total particulada, TPM, más los líquidos retenidos en el they form when smoking the cigarette (total particulate matter, TPM, plus the liquids retained in the

filtro), mientras que aumenta el residuo sólido junto con las cenizas. Por otra parte no se ha filter), while increasing the solid residue along with the ashes. On the other hand it has not

detectado presencia del catalizador en los filtros. presence of the catalyst detected in the filters.

Tal y como se ha puesto de manifiesto con anterioridad, el uso de algunos de estos aditivos As it has been shown previously, the use of some of these additives

25 25
provoca una reducción importante de las sustancias tóxicas presentes en el humo del causes a significant reduction of the toxic substances present in the smoke of the

tabaco, como por ejemplo CO, nicotina, etc., así como de la cantidad total de productos tobacco, such as CO, nicotine, etc., as well as the total quantity of products

líquidos y gaseosos. Por ejemplo, en la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos para la Liquid and gaseous For example, Table 3 shows the results obtained for the

producción de CO y CO2 , expresada como mg de compuesto/cigarrillo, para un cigarrillo de CO and CO2 production, expressed as mg of compound / cigarette, for a cigarette of

referencia y para mezclas con algunos de los carbones activos, que pueden considerarse reference and for mixtures with some of the active carbons, which can be considered

imagen23image23

imagen24image24

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. representative of the rest. As can be seen, the amount of CO obtained when some of the active carbons were used is reduced from 20 to 50%, also depending on the tobacco used, while that of CO2 is reduced in the order of 10-30% . In some cases the coals do not produce reductions in these compounds.

5 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 On the other hand, according to the data presented in Table 4, and as already shown, the materials studied also reduce the amount of condensed liquid products, reducing the MPR by 20-80%. of the value obtained in the reference cigarette. Table 5 shows, by way of example, the results obtained for the production of some toxic and carcinogenic compounds that appear in tobacco smoke. As can be seen, in the majority of cases, the use of the proposed additives provides a reduction of more than 20% for a large number of the compounds, although as mentioned previously, the reductions achieved in the gas fraction are less than those obtained in the condensed liquid fraction. For example, when LMA-414 is used with the reference tobacco 3R4F as an additive, the following reductions were observed with respect to the reference cigarette (% reduction = 100 (1-m / r), where m = amount obtained when using the additive yr = amount obtained

l l

en el cigarrillo de referencia): in the reference cigarette):

CO2, 9.9%; CO, 19.9%; TPM, 82%; nicotina, 59.4%; cotinina, 72.6%, acetaldehído, 38.9%; tolueno, 46.0%, y benceno, 22.7%. CO2, 9.9%; CO, 19.9%; TPM, 82%; nicotine, 59.4%; cotinine, 72.6%, acetaldehyde, 38.9%; toluene, 46.0%, and benzene, 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 2 O Figures 3 to 5 and 6 to 8 show two chromatograms corresponding to the liquids collected in the Cambridge filters (subjected to identical extraction processes and corresponding to the smoking of 10 cigarettes) when smoking tobacco 3R4F and TOBACCO 1, and these tobaccos mixed with coal LMA-414, respectively. The chromatograms have been divided into three to clearly observe the different compounds, for this, the

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. The central zone of the same, corresponding to the retention times where nicotine appears (major component) are on a larger scale on the y axis.

Se puede observar que todos los picos detectados han reducido su área notablemente, incluso algunos de ellos han desaparecido totalmente. It can be seen that all the detected peaks have reduced their area significantly, even some of them have disappeared completely.

Por otra parte, todas las mezclas descritas pueden prepararse también mediante el uso de On the other hand, all the mixtures described can also be prepared by using

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 3 Or fast mixers, fluidized or entrained beds and any other type of equipment that favors the mixing between tobacco fiber and the additive. Sieves can also be used to separate and recirculate the additive that had not been fixed on the tobacco fibers. On the other hand, for preparations other than conventional cigarettes, where the preparation of the tobacco-additive mixtures must be done manually by the smoker himself, a dispenser can be used that provides the appropriate amount of catalyst for the preparation of blond tobacco , black, leaf bite, rolling tobacco, pipe tobacco and any other susceptible to being smoked. This dispenser can consist of a blister pack, where each cavity contains the selected quantity (between 5 and 70 mg, so

imagen25image25

imagen26image26

5 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 that is obtained between 0.5 and 10% with respect to tobacco, which will usually be consumed in portions of about 1 g of tobacco), individual capsules containing said quantities, a container that includes a calibrated or graduated teaspoon or any other calibrated dispenser or packaging format that allows adequate dosing. To prepare the product ready to smoke (MYO, RYO, pipe or other forms), the content of

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. The calibrated dispenser or the selected container is poured onto the tobacco fiber and carefully mixed by hand. This procedure guarantees excellent results, as good as those presented in Tables 3 to 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, These activated carbons can also be used mixed with other additives or impregnated with non-toxic materials such as potassium, calcium, sodium,

15 hierro, que puede modificar el comportamiento de los mismos y la evolución de compuestos del tipo co. 15 iron, which can modify their behavior and the evolution of compounds of type co.

imagen27image27

Claims (5)

imagen1image 1
REIVINDICACIONES
5 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. 1. Use of mesoporous activated carbons with a particle size between 1 -100 / µm, with an SSET area between 1200-4200 m2 / g, a VM1C volume between 0.4-1.2 cm3 / g and a VMESO volume between 0.6-2.8 cm 3 / g as an additive to reduce the toxic and carcinogenic substances present in tobacco smoke.
2. Uso según la reivindicación 1, donde el tamaño de partícula se encuentra comprendido entre 2-20/!m. 2. Use according to claim 1, wherein the particle size is between 2-20 µm.
3. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tamaño de partícula se encuentra comprendido entre 5-15/!m. 3. Use according to any of the preceding claims, wherein the particle size is between 5-15 µm.
10 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. 4. Use according to any of the preceding claims, wherein the mesoporous activated carbons are impregnated with carbonate or hydroxides materials of metals such as Na, Ca, Fe, Ce or Zr, or mixed with zeolites or alumninosilicates, or mixed with acidic forms , sodium or exchanged with Fe, Ce, or Zr oxides or mixtures thereof of zeolites or aluminosilicates.
15 fifteen
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. 5. Mixture comprising dry tobacco and mesoporous activated carbons, with a particle size between 1-100 / µm, with an SSET surface between 1200 400 m 2 / g, a VM1C volume between 0.4-1.2 cm3 / g and a VMESO volume between 0.6-2.8 cm3 / g as additive.
2O 2O
6. Mezcla según la reivindicación 5, donde el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra comprendido entre 2-20/!m. 6. Mixture according to claim 5, wherein the particle size of the mesoporous activated carbons is between 2-20 µm.
7. Mezcla según la reivindicación 6, donde el tamaño de partícula de los carbones activados mesoporosos se encuentra comprendido entre 5-15/!m. 7. Mixture according to claim 6, wherein the particle size of the mesoporous activated carbons is between 5-15 µm.
25 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. 8. Mixture according to claim 5, characterized in that the mesoporous activated carbons are in a concentration between 0.5-15% by weight with respect to dry tobacco.
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. 9. Mixture according to claim 8, characterized in that the mesoporous carbons are in a concentration comprised between 2-7% with respect to dry tobacco.
activados peso con activated weight with
3O 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. 10. Mixture according to any of claims 5-9, characterized in that the mesoporous activated carbons have a particle size between 5 and 15 µm, with an SSET surface greater than 3000 m2 / g, a VM1C volume greater than 1.1 cm3 / g and a VMESO volume greater than 2.0 cm3 / g.
imagen2image2
ES201300305A 2013-03-27 2013-03-27 Activated carbon nanoporous as additives in tobacco to reduce the emission of toxic products Active ES2499990B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201300305A ES2499990B1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Activated carbon nanoporous as additives in tobacco to reduce the emission of toxic products
PCT/ES2014/070204 WO2014154920A1 (en) 2013-03-27 2014-03-20 Nanoporous activated carbons as additives in tobacco for reducing the emission of toxic products
EP14773186.3A EP2979552A4 (en) 2013-03-27 2014-03-20 Nanoporous activated carbons as additives in tobacco for reducing the emission of toxic products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201300305A ES2499990B1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Activated carbon nanoporous as additives in tobacco to reduce the emission of toxic products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2499990A1 true ES2499990A1 (en) 2014-09-29
ES2499990B1 ES2499990B1 (en) 2015-09-04

Family

ID=51587136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201300305A Active ES2499990B1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Activated carbon nanoporous as additives in tobacco to reduce the emission of toxic products

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2979552A4 (en)
ES (1) ES2499990B1 (en)
WO (1) WO2014154920A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2528338A1 (en) * 2014-10-31 2015-02-06 Universidad De Alicante Products that can be smoked with a controlled release system of nicotine and a catalyst for the reduction of toxic compounds (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010103323A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 British American Tobacco (Investments) Ltd Methods for increasing mesopores into microporous carbon
WO2012032349A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 British American Tobacco (Investments) Limited Activated carbon material
ES2379639T3 (en) * 2005-03-29 2012-04-30 British American Tobacco (Investments) Limited Smoke filters comprising porous carbon materials and smoking articles incorporating said filters

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6761174B2 (en) 2001-02-22 2004-07-13 Philip Morris Incorporated Cigarette and filter with downstream flavor addition
PL202933B1 (en) 2002-04-12 2009-08-31 Philip Morris Products Activated carbon fiber cigarette filter
US7784471B2 (en) 2003-01-09 2010-08-31 Philip Morris Usa Inc. Cigarette filter with beaded carbon
US8439047B2 (en) * 2003-12-22 2013-05-14 Philip Morris Usa Inc. Composite mesoporous/microporous materials and their use in smoking articles for removing certain gas phase constituents from tobacco smoke
US8119555B2 (en) * 2008-11-20 2012-02-21 R. J. Reynolds Tobacco Company Carbonaceous material having modified pore structure
CN101439857B (en) 2008-12-11 2011-03-02 武汉科技大学 Mesoporous activated carbon and preparation process thereof
US8905037B2 (en) 2009-10-15 2014-12-09 Philip Morris Inc. Enhanced subjective activated carbon cigarette

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2379639T3 (en) * 2005-03-29 2012-04-30 British American Tobacco (Investments) Limited Smoke filters comprising porous carbon materials and smoking articles incorporating said filters
WO2010103323A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 British American Tobacco (Investments) Ltd Methods for increasing mesopores into microporous carbon
WO2012032349A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 British American Tobacco (Investments) Limited Activated carbon material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2528338A1 (en) * 2014-10-31 2015-02-06 Universidad De Alicante Products that can be smoked with a controlled release system of nicotine and a catalyst for the reduction of toxic compounds (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2016066875A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-06 Universidad De Alicante Products that can be smoked with a system for the controlled release of nicotine, and catalyst for reducing the toxic compounds

Also Published As

Publication number Publication date
ES2499990B1 (en) 2015-09-04
EP2979552A1 (en) 2016-02-03
EP2979552A4 (en) 2016-12-14
WO2014154920A1 (en) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2920952C (en) Smoking article
CA3015463C (en) Smoking article comprising aerogel
US9491971B2 (en) Specifically-defined smoking article with activated carbon sorbent and sodium bicarbonate-treated fibers and method of treating mainstream smoke
RU2577838C2 (en) Smoking article comprising alkanoylated glucoside and method for production thereof
ES2391831T3 (en) Filter cigarette
JP2005503819A (en) Activated carbon filter for reducing p-benzosemiquinone from tobacco mainstream smoke
JP2022551674A (en) Tea tobacco sticks and e-cigarettes
JP7150719B2 (en) Smoking article filter with amorphous magnesium carbonate
JP2016535980A (en) Additive release material
US11707084B2 (en) Activated carbon beads for smoking articles
ES2499990A1 (en) Nanoporous activated carbons as additives in tobacco for reducing the emission of toxic products
ES2717550A1 (en) COMBINED FILTER FOR THE ELIMINATION OF TOXIC TARPs AND TOBACCO SMOKE COMPOUNDS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2014096486A1 (en) Aluminosilicate sab-15 as an additive for reducing the toxic and carcinogenic compounds present in tobacco smoke
KR20160138952A (en) Activated carbon for smoking articles
ES2383359T3 (en) Tobacco-catalyst mixtures to reduce the toxic compounds present in tobacco smoke
BR112015029398B1 (en) SMOKING ARTICLE, PROCESS FOR THE PREPARATION OF AN ACTIVATED CARBON MATERIAL FUNCTIONALIZED WITH METALLIC OXIDE FOR THE SELECTIVE REDUCTION OF ACETALDEHYDE AS WELL AS A FILTER AND METHOD FOR THE SELECTIVE REDUCTION OF ACETALDEHYDE IN A MAIN SMOKE PRODUCED DURING THE USE OF A SMOKING ARTICLE
WO2019229280A1 (en) Mixture of tobacco with a synergetic composition of additives and carboxylic acid salts for reducing the generation of tocix compounds in the tobacco smoke
ES1232659U (en) TOBACCO MIXTURE WITH A SYNERGISTIC COMPOSITION OF ADDITIVES AND SALTS OF CARBOXYLIC ACIDS TO REDUCE THE GENERATION OF TOXIC COMPOUNDS IN TOBACCO SMOKE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN202514582U (en) Lung-like cigarette filter
TWI732974B (en) Fragrance inhaling article
WO2015097327A1 (en) Inclusion of catalysts in reconstituted tobacco formulations for reducing the emission of toxic products
KR20040027555A (en) Additive composition impregnated into cigarette paper

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2499990

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20150904