专利名称：降低蛋白质的复原烟草及其生产方法
技术领域：
本发明一般地涉及烟草和复原烟草材料及其生产方法。更具体地，本发明涉及含氮物降低的烟草材料和提供该材料的方法，以及提供具有叶状特征的复原烟草纸。
烟草材料包含各种含氮化合物，其可能不利地影响吸烟质量。在这些含氮化合物中有蛋白质、氨基酸和某些生物碱，例如烟碱、降烟碱、假木贼碱和新烟草碱。烟草的吸烟质量尤其不利地受杂环族和芳香族胺、烟草的特殊亚硝胺(TSNA)以及其它由这些含氮化合物热解或者变性形成的化合物影响。烟草加工有时包括降低烟草氮含量的步骤，以便改善烟草的吸烟性质(smokabi1ity)。然而，含氮化合物、特别是蛋白质难以从熟烟草叶片、茎和纤维细胞壁提取。
不溶性蛋白质占熟烟草中总蛋白质的90％以上。这些不溶性蛋白质是球状形态，并且结合于纤维的类脂有机细胞膜或者纤维素细胞壁。这些不溶性蛋白质的溶解和萃取，当使用水或者溶剂在中等溶出条件下(即低于100℃和65-70psig(4.481-4.826巴))和利用尺寸适于香烟制造的烟丝时，通常证明是困难的。这一困难在很大程度上是由于纤维细胞的致密和刚性结构。溶剂对刚性细胞壁结构的渗透，证明只是在热和/或机械的样品处理以后才可行。然而，这类样品处理的普通结果是溶剂化颗粒材料的回收率低。此外，细胞壁渗透不一定导致蛋白质溶解，因为植物蛋白质的相似性和溶解特性不同。更具体地，植物蛋白质被分成四个主要的类别白蛋白；球蛋白；醇溶蛋白(亦称麦醇溶蛋白)和谷蛋白。白蛋白是可溶于水的，而球蛋白可溶于稀释盐溶液。醇溶蛋白可溶于稀酸或者碱溶液，而谷蛋白可溶于醇溶液。然而，某些蛋白质交迭这四个类别中的两个，因此增加准确预测适当稀释剂的困难。
用于降低烟草材料中氮含量的许多流行的方法使用酶化合物和微生物剂，以破坏烟草中蛋白质及其他含氮化合物。然而，使用酶化合物和试剂产生缺点。尤其是，酶是昂贵的、pH敏感的，并且使蛋白质降解成氨基酸，其倾向于残留在烟草材料中。还可以想到酶化合物在处理之后保留在烟草材料中。此外，用于处理烟草的微生物试剂倾向于引起有害的反应，其产生不希望的副产品。
因此，需要提供一种方法，通过该方法可以降低烟草材料的氮含量，而不留下残余物或者不希望的副产品。该方法必须提供有效的蛋白质及其他合氮化合物的溶解以及足够的颗粒物质回收率。
本发明涉及一种方法，该方法提供含氮量降低的复原烟草材料。将烟熏形式的烟草材料和白莱烟全部叶子、茎、粉末、叶片或者碎屑和/或白莱烟茎与含水溶剂接触。得到的液体提出物从烟草纤维部分分离。然后烟草纤维部分与包含乙酸钠和/或氢氧化钠和/或氢氧化钾的溶液接触。然后将来自混合物的溶液与烟草纤维部分分离。然后烟草纤维部分可以被洗涤、精制和加工成复原烟草薄片。来自含水溶剂萃取的液体提出物可以浓缩和加回到所述薄片。然后这些薄片可以被用于吸烟制品，例如香烟。烟草材料中含氮化合物的减少，提供改善的吸烟性质和降低的从包含烟草材料的吸烟制品散发的含氮热解产物。
本发明的目的是提供含氮化合物水平降低的复原烟草材料。
本发明的另一目的是提供制造含氮化合物水平降低的复原烟草材料的方法。
本发明进一步的目的是提供具有熟烟草叶状质地的复原烟草材料纸。
本发明提供制造含氮化合物水平降低的烟草材料的方法，该方法包括(a)提供烟草材料；(b)使所述烟草材料接触第一含水溶剂，以提供含水烟草提取物和烟草纤维部分；(c)从所述烟草纤维部分分离所述含水烟草提取物；(d)在约50℃到150℃的温度使所述烟草纤维部分接触包含一种或多种选自乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾的化合物的溶液，其中所述溶液中所述化合物的浓度为约0.1％到10％(w/v)；和(e)从所述烟草纤维部分分离所述溶液。
接触时间有利地为约0.25到24小时。优选地，所述溶液包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠和/或0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钠和/或0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钾。
有利地，当所述溶液是或者包含乙酸钠时，温度范围为60℃到70℃，时间为约12-24小时；当所述溶液是或者包含氢氧化钠时，温度范围为85℃到90℃，时间为约3-4小时，和当所述溶液是或者包含氢氧化钾时，所述温度范围为80℃-90℃，时间为约3-4小时。
优选地，当烟草材料包含白莱烟时，乙酸钠溶液包含0.75-1.0％(w/v)乙酸钠，温度为约50℃-90℃，时间为约0.5-0.75小时；和/或氢氧化钠或者氢氧化钾溶液包含0.25-0.75％(w/v)氢氧化钠或者氢氧化钾，温度为85℃-90℃，时间为0.5-3小时。
此外，本发明提供由按照上述方法处理的烟草材料形成的复原烟草薄片。由按照所述方法、尤其是其中所述溶液包含氢氧化钠或者氢氧化钾而没有乙酸钠的方法处理的烟草材料形成的复原烟草薄片，具有优于由常规的或者其它方法形成的复原烟草薄片所具有的物理性质。更特别地，由这样处理的烟草材料形成的复原烟草薄片具有类似于熟烟草叶子的质地和密度。这种烟草薄片，当切割时，与由习用方法形成的复原烟草薄片相比很少会破碎，并且其比熟烟草叶子或者常规的复原烟草薄片更坚韧。
为了使本发明更易于理解和实施，现在参考所附的流程图，其中
图1是本发明代表性工艺步骤的简图。
在实施本发明的氮降低过程的优选方法中，烟熏和白莱烟茎、碎屑、粉末和叶片形式的烟草材料10，在约60℃到80℃温度下与第一含水溶剂、例如水接触约0.5到1小时。烟草与水12的接触可以在水槽或者类似混合容器中进行，其中水和烟草被加热和搅拌。得到的包含调料化合物的含水烟草提取物15，优选通过离心作用14从烟草纤维部分分离。烟草/水浆可以从混合容器泵送入离心机和在其中离心分离。一旦从烟草纤维部分16除去，所述含水烟草提取物15可以保留，以便重新应用到有或者没有分离加工的纤维。在一个实施方案中，含水烟草提取物15可以通过在容器中接触所述萃取液与固相吸收剂17如膨润土进行脱蛋白质，然后通过离心作用19或者本领域众所周知的类似分离过程从其中分离。然后包含调料化合物的氮降低的含水烟草提取物可以例如通过真空蒸发进行浓缩23，和加回到复原烟草纸31。
与含水烟草提取物15分离的烟草纤维部分16的氮含量，可以通过接触所述烟草纤维部分16与一种溶液而降低，该溶液包含温和的盐例如乙酸钠18和/或碱例如氢氧化钠22和20和/或氢氧化钾21和22。烟草纤维部分16可以输入水槽或者类似混合容器中。在一个实施方案中，包含质量浓度为约0.25％到10％(重量/体积)乙酸钠(NaOAc)18的溶液可以加料到所述容器并且与所述洗涤的烟草纤维部分在约50℃到150℃温度下接触约0.25到24小时。优选地，所述溶液包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠，并且在pH为3.8到5.0和温度为约60℃到70℃下与烟草纤维部分接触约12到24小时。然后，该溶液可以任何本领域众所周知的手段24与烟草纤维部分分离，优选通过将所述浆液泵送到离心机进行，其中纤维与溶液被离心分离。然后烟草纤维部分用第二含水溶剂、例如水洗涤，如数字26标记的，和进一步进行精制28。然后烟草纤维部分可以被加工成薄片30，对此可以加入氮降低的含水烟草提取物31。
当用包含乙酸钠的溶液按照这种方法处理白莱烟材料时，代替上述供非白莱烟材料使用的乙酸钠溶液，纤维白莱烟材料优选与包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠的溶液在pH为约3.5到11.0和在约50℃到90℃温度下接触约0.50到0.75小时。当白莱烟茎用这样的方式处理，来自初始洗涤的液体提出物通常不加回到处理的薄片。
本发明的氮降低过程的两种选择性的实施方案包括本文以上描述的初始水萃取步骤。然而，在这两种实施方案中，氢氧化钠可以加入到22，或者代替20，乙酸钠。更具体地，代替上述溶液，烟草纤维部分可以用一种溶液萃取，该溶液包含约0.1％到10％(w/v)氢氧化钠(NaOH)，或者与乙酸钠和/或氢氧化钾22结合，或者在没有乙酸钠和氢氧化钾情况下。如果所述溶液包含氢氧化钠，而没有乙酸钠或者氢氧化钾，则烟草纤维部分应该与该溶液在约50℃到150℃温度下接触约3.0到7.0小时。优选，烟草纤维部分与包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钠的溶液在约85℃到90℃温度下接触约3到4小时。该溶液可以随后通过本领域众所周知的方法从烟草纤维部分分离，如数字24标记的，例如离心方法。然后氮降低的烟草纤维部分可以与第二含水溶剂、例如水26接触、精制28和形成薄片30，向其中加入包含来自初始洗涤的调料化合物的液体提出物，如数字31标记的，用于吸烟制品32，例如香烟。
另外，氢氧化钾(KOH)可以包括在与烟草纤维部分接触的溶液中。如数字21指示的，烟草纤维部分可以与包含氢氧化钾的溶液接触，或者如数字22中，该溶液可以包含氢氧化钾以及乙酸钠和/或氢氧化钠。显示在数字21和22中的溶液二者之一可以包含约0.10％到10％(w/v)氢氧化钾。优选地，这些溶液可以包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钾。包含氢氧化钾的溶液21，在没有乙酸钠和氢氧化钠的情况下，可以在约50℃到150℃温度下与烟草纤维部分接触约3到7小时。优选地，烟草纤维部分与包含氢氧化钾的溶液21在80℃到90℃温度下接触约3到4小时。包含氢氧化钾、乙酸钠和/或氢氧化钠的溶液22可以在约50℃到150℃温度下与烟草纤维部分接触约0.25到24小时。
当用氢氧化钠或者氢氧化钾处理的烟草材料是白莱烟茎时，纤维的部分优选与包含约0.25％到0.75％(w/v)氢氧化钠或者氢氧化钾的溶液在约85℃到90℃温度下接触约0.5到3小时。再次，在用第一含水溶剂进行的初始洗涤中与烟草纤维部分分离的液体提出物，当烟草材料是白莱烟茎时，不加回到复原烟草纸。
由上述处理、尤其是其中溶液包含氢氧化钠或者氢氧化钾22而没有乙酸钠的实施方案中形成的复原烟草纸具有独特的物理性质。由烟熏和白莱烟两者形成的复原烟草纸具有这些独特的特征。尤其是，由用氢氧化钠20或者氢氧化钾22处理的烟草材料形成的烟草薄片比由习用方法形成的复原烟草纸更坚韧。此外，该烟草薄片具有类似于烟熏烟叶所具有的质地和密度。该复原烟草纸，当切割时，不会如由习用方法形成的纸那样易于破碎。因此，在生产吸烟制品例如香烟过程中耗损较少烟草纸。因此，由上述方法形成的复原烟草纸在香烟生产过程中提供超过通常形成的复原烟草纸的优点。
在添加氮降低的含水烟草提取物之前，由通过该方法优选的实施方案处理的烟草形成的薄片，当与通过惯用方法生产的薄片相比时，Kjeldahl氮减少28％到93％(干重基)和蛋白质氮减少19％到81％，如表1所示。在添加氮降低液体提出物之后，这些复原烟草薄片最终的Kjeldahl氮减少23％到40％(d.w.b)和蛋白质氮减少22％到56％，如表1所示。
表1用盐和/或碱溶液萃取的烟草的Kjeldahl氮、蛋白质氮和硝酸盐的降低
1配方包括薰制/白莱烟碎屑、茎、粉末、叶片和木浆。2在包括木浆的基础原料用水在60-80℃萃取0.5h之后收集的固体。3bc1＝低于计量极限。
实施例为了更好地了解本发明，本文引入以下实施例以说明本发明，但不打算不适当地受此限制。
制备自实施例1-4烟草材料的复原烟草纸全部具有明显减少的氮含量。用氢氧化钠处理烟草材料与用乙酸钠或者其与氢氧化钠或者氢氧化钾结合处理的那些相比导致较低的产率。然而，实施例3、4、5或者7中的由用氢氧化钠处理的烟草形成的纸样品以及实施例5中用氢氧化钾处理的那些样品，与实施例1、2或者6中的用乙酸钠处理的烟草形成的纸相比，是更坚韧的和质地和重量更类似于烟熏烟叶。
上文的详细说明和实施例主要用于清楚地说明，而非任何限制，本领域技术人员通过阅读该公开，在不背离本发明精神和所附权利要求的范围下可以进行显而易见的改进。
权利要求
1.一种制造含氮化合物水平降低的烟草材料的方法，该方法包括(a)提供烟草材料；(b)使所述烟草材料接触第一含水溶剂，以提供含水烟草提取物和烟草纤维部分；(c)从所述烟草纤维部分分离所述含水烟草提取物；(d)在约50℃到150℃的温度使所述烟草纤维部分接触包含一种或多种选自乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾的化合物的溶液，其中所述溶液中所述化合物的浓度为约0.10％到10％(w/v)；和(e)从所述烟草纤维部分分离所述溶液。
2.权利要求1的方法，所述方法进一步包括(f)接触所述烟草纤维部分与第二含水溶剂。
3.权利要求1或者2的方法，其中所述烟草材料与所述第一含水溶剂在约60℃到80℃温度下接触约0.5到1小时。
4.权利要求1、2或者3的方法，其中所述烟草纤维部分与所述溶液接触约0.25到24小时。
5.权利要求1、2、3或者4的方法，其中所述溶液的pH为约3.5到14.0。
6.权利要求1到5任何一项的方法，其中所述烟草纤维部分与所述含水烟草提取物离心分离。
7.权利要求1到5任何一项的方法，其中所述烟草纤维部分与所述溶液离心分离。
8.一种复原烟草薄片，包含按照权利要求1到7任何一项的方法处理的烟草材料。
9.权利要求1到7任何一项的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.75到1.0％(w/v)乙酸钠的溶液接触。
10.权利要求9的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠的溶液的接触在约60℃到约70℃温度下进行约12到24小时。
11.权利要求10的方法，其中所述溶液的pH为3.8到5.0。
12.权利要求1到7或者9到11任何一项的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钠的溶液接触。
13.权利要求12的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钠的溶液的接触在约85℃到约90℃温度下进行约3到4小时。
14.一种复原烟草薄片，包含按照权利要求13的方法处理的烟草材料。
15.权利要求1-7或者9-13任何一项的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钾的溶液接触。
16.权利要求15的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.5％到1.0％(w/v)氢氧化钾的溶液的接触在约80℃到约90℃温度下进行约3到4小时。
17.一种复原烟草薄片，包含按照权利要求16的方法处理的烟草材料。
18.前述权利要求1-7、9-13或者15-16任何一项的方法，其中所述烟草材料包括烟熏烟草。
19.前述权利要求1-7、9-13或者15-17任何一项的方法，其中所述烟草材料包括白莱烟。
20.权利要求19的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠的溶液接触。
21.权利要求20的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.75％到1.0％(w/v)乙酸钠的溶液的接触是在约50℃到90℃温度下进行约0.50到0.75小时。
22.权利要求21的方法，其中所述溶液的pH为3.5到11.0。
23.权利要求19的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.25％到0.75％氢氧化钠的溶液接触。
2 4.权利要求23的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.25％到0.75％(w/v)氢氧化钠的溶液的接触在约85℃到约90℃温度下进行约0.5到3.0小时。
25.一种复原烟草薄片，包含按照权利要求24的方法处理的烟草材料。
26.权利要求19的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.25％到0.75％氢氧化钾的溶液接触。
27.权利要求26的方法，其中所述烟草纤维部分与所述包含约0.25％到0.75％(w/v)氢氧化钾的溶液的接触在约85℃到约90℃温度下进行约0.5到3.0小时。
28.一种复原烟草薄片，包含按照权利要求27的方法处理的烟草材料。
29.权利要求1-7、9-13、15-16、18-24或者26-27任何一项的方法，其中所述溶液包含至少两种选自所述组的化合物。
30.权利要求1-7、9-13、15-16、18-24或者26-27任何一项的方法，其中所述溶液是氢氧化钠或者氢氧化钾。
31.一种复原薄片，包含按照权利要求29或者30的方法处理的烟草材料。
32.一种复原薄片，包含基本上参考此处图1如上文所述处理的烟草材料。
33.一种制造含氮化合物水平降低的烟草材料的方法，其基本上如参考此处实施例1-7在上文中所述。
全文摘要
用于生产含氮物降低的复原烟草的方法，其通过使熟烟草材料，包括全部叶子、茎、碎屑、粉末和叶片以及白菜烟叶子和茎进行溶液萃取来进行，所述溶液包含乙酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾或者其混合物。所述萃取过程，除使烟草材料脱氮外，也生产了其特征类似于烟熏烟叶的复原烟草纸。
文档编号A24B15/24GK1440242SQ0181247
公开日2003年9月3日 申请日期2001年6月21日 优先权日2000年7月7日
发明者J·P·穆尔, T·V·巴克尔, K·J·小布拉利, W·R·康维, W·M·德雷克斯勒 申请人:英美烟草(投资)有限公司