烟草中成分的减少的制作方法

专利名称：烟草中成分的减少的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特定成分浓度减少的烟草(Nicotiana spp.)及其制备。
背景技术：
植物含有大量具有工业、农业和医疗用途的化合物。这些化合物经常可以通过使用各种方法提取而获得。另外，种植物本身经常用于工业，例如纺织，而种植物的化学内容可以在使用前改变，例如通过萃取工艺、化学处理、热处理、或者生物处理。
已经采用了几种工艺由种植物中萃取化合物。例如，萃取已经采用了水基和有机溶剂、气体、以及超临界流体。所采用的工艺决定了由种植物中去除的化合物和保持与该种植物结合的化合物。
另外，用于萃取的各种工艺可以根据成本、设备需要、试剂的危险性、萃取的复杂性、以及对种植物的不利影响而不同。例如，由于工艺复杂而昂贵且需要专门设备，因此植物基产品的制造中超临界萃取可能对商业化的经济可行性产生消极影响。其它萃取方法可能具有较低的成本且不那么复杂，但可能导致产品不能令人满意，例如对于滋味、香气或质量产生消极影响的方法。其它的工艺还可能难以适用于大规模生产。
因此，需要一种简单、规模灵活、合乎环境要求且商业上可行的工艺来降低种植物，诸如烟草中不需要的成分，而基本不改变产品的品质。

发明内容
本发明的特征在于减少烟草中某些成分的量的方法，以及通过这些方法获得的烟草。更加具体而言，这些方法对烟草本身进行，而非水溶烟草提取物。这些方法能够减少该些成分而不明显降低烟草的品质。例如，本发明的方法可用于选择地减少次要生物碱，与主要生物碱相比。
因此，本发明的特征在于一种通过提供容纳含有该些成分的烟草的容器；使烟草与亚临界流体接触；以及通过例如排放至大气或第二容器由容器中去除亚临界流体来减少烟草中的成分，例如，次要生物碱或多环芳烃(PAH)的量的方法。优选地，本发明的方法选择性地去除与主要生物碱相关的成分的量。
在另一方面，本发明的特征在于一种通过提供连接形成系统的多个有阀容器，其中该多个容器容纳含有该些成分的烟草；使第一容器中的烟草与亚临界流体接触；由第一容器中去除亚临界流体；以及根据需要将来自第一容器的亚临界流体引导至第二容器、至额外的容器、或至废料容器(或排出至大气)来减少烟草中一种成分的量的方法。该方法还包括由系统隔离第一容器(或任何其它容器)；以及由第一容器中取出烟草的步骤，其中烟草该成分的量减少。此进一步的步骤可以在由第一容器中去除亚临界流体之前、期间或之后进行。
在本发明上述方面的各实施例中，本发明还可包括由亚临界流体分离某种成分的步骤。由亚临界流体的此分离可包括使包括该成分的亚临界流体流入可能或可能不包括能够由亚临界流体中提取给定成分的物质的第二容器。该物质的示例包括固体柠檬酸、柠檬酸水溶液、活性炭、以及固体硅酸镁。离开容器或进入第二容器(例如分离容器)后，可以改变亚临界流体的压强或温度。在特定实施例中，压强的减小使得溶解的成分沉积出来。在其它实施例中，该方法还包括在分离该成分后，将亚临界流体再循环至包括烟草的容器中。在再循环期间，由烟草中与该成分一同去除的味道或香气化合物可以再沉积在烟草中。
如此处公开，可以在本发明的方法中采用各种亚临界流体。用于每种亚临界流体(或其混合)的温度和压强可以根据所采用的亚临界流体而改变。亚临界流体可以是液体形式，例如，压缩气体，或气体形式。
在各个实施例中，该方法减少了烟草中某种成分的量，例如，次要生物碱或PAH，至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％、85％、或95％。
在其它实施例中，该方法选择性地减少烟草中某种成分的量，例如，次要生物碱或PAH，至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％、85％、或95％。该方法优选保留至少30％、40％、50％、75％、85％、95％、或99％的主要生物碱或特定品质，诸如味道或香气化合物。
所采用的烟草通常具有5至60％之间的水份，例如，至少10％、15％、20％、30％、40％、或50％。烟草的pH通常为4与9之间，例如至少pH5、6、7、或8。
本发明的特征还在于通过上述方法处理的烟草或烟草制品。
“氯氟烃”表示仅包括碳、氟和氯原子的化合物。
“氯氟碳氢化合物”表示仅包括碳、氢、氟和氯原子的化合物。
“成分”表示烟草中的次要生物碱和多环芳烃(PAH)。“PAH”表示蒽、二苯并芘、苯并芘、六苯并苯、荧蒽、芴、萘、菲、芘、以及二萘嵌苯。“次要生物碱”表示N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二乙胺、N-亚硝基吡咯烷、N-亚硝基二乙醇胺、N-亚硝基降盐烟碱(NNN)、4-甲基亚硝胺-1-(3-吡啶)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、或N-亚硝基新烟草碱(NAB)。
“主要生物碱”表示次要生物碱以外的任何生物碱。
“烟草品质”表示味道或香气化合物。
“碳氢化合物”表示仅包括碳原子和氢原子的化合物。
“减少”表示降低烟草中某种成分的可测量。
“亚临界流体”表示化合物、或化合物的混合物，其在常温常压下为气体。该术语包括这种化合物的液相和气相。亚临界流体的示例包括但不限于，二氧化碳、氯氟烃、氯氟碳氢化合物(例如，氟利昂22)、碳氢化合物(例如，乙烷、丙烷和丁烷)、一氧化二氮、及其组合。
“烟草”表示烟草类任何成员的任何部分，例如叶子和茎。烟草可以是整体的、切碎的、切割的、风干的、发酵的、或经过其它处理的。烟草还可以处于成品形式，包括但不限于，无烟烟草、鼻烟(湿或干的)、咀嚼烟草、香烟、雪茄、以及烟斗烟草。


图1为适用于工业安装的系统的示意图，其利用例如亚临界条件下的液态二氧化碳减少烟草中成分的量；以及图2为实验室规模的设备的示意图，其利用例如亚临界条件下的液态二氧化碳减少烟草中成分的量。
具体实施例方式
下面将选择性地减少烟草中特定成分的量的实验室规模和适于工业化规模的方法与详细说明该些方法的效果的实验数据一同介绍。注意，这些方法对烟草本身进行。另外，该烟草可以来自任何来源，包括干燥的、风干的、或者加工过的，并且还可以处于成品形式，例如，香烟、鼻烟(湿或干的)、以及雪茄。这些方法可以减少一种或多种成分的量而基本不破坏烟草的品质。
如图1所示，可以使用利用例如亚临界条件下的液态二氧化碳的工业性系统减少烟草中一种或多种成分的量。尽管图1中仅示出一个容器6，但可以理解，在大规模系统中，可以采用串联的多个这种容器。
又如图1所示，烟草5装填在容器6中，容器6随后密封从而可以在例如对于将亚临界流体作为液体保持在其中是必要的高压条件下工作。开始如图所示地存储在供给容器1中亚临界流体2(例如，二氧化碳)被引导通过入口泵3，并由其泵至期望的压强。对流经入口泵3的亚临界流体2增压后，该液体经循环泵4行进至容器6中，并通过烟草5填料。随着液体亚临界流体2流经烟草5，烟草5中成分的量减少。离开容器6后，在这一点可能气化的亚临界流体蒸汽流入并通过分离容器7。分离容器7中可包括物质8，其截流基本成分，由此提取出亚临界流体中的任何溶解或悬浮的成分。物质8可以由分离容器7经排出阀9排出，特别是在溶液中积累了大量的某些成分后。适合的物质8为柠檬酸水溶液。有效分离出该些成分的其它可用物质包括，例如，固体硅酸镁或能够束缚期望成分的任何其它这类溶液或固体。
一旦排出了任何溶解或悬浮的成分后，亚临界流体可以经线路R再循环至容器6，如图所示。循环泵4可以设计为使得由线路R进入其入口的亚临界流体可以再次增压从而在进入容器6前液化。本领域技术人员将认识到，泵4可以如此作用从而对由供给容器1或线路R进入泵4的亚临界流体增压。完成减量工艺后，系统可以减压并取出成分减少后的烟草5。工艺时间可以根据不同的工艺参数而变化。本领域技术人员能够容易地确定适合的工艺时间。下面，将结合在实验室规模系统上进行的试运行来讨论适合的工艺时间范围。
亚临界流体的实际上连续循环和由驻留在多个容器中的多种烟草调料中减少某些成分为待开发的两个明显优点。通过使用串联工作的几个(通常为三或四个)有阀容器6可以实现消除清空和再填装单个容器6带来的非常浪费的停机时间。该些容器还可以并联工作。如上所述，亚临界流体受泵串联通过几个容器6。在一个容器中的烟草填料的成分减少后并待取出时，亚临界流体可以由容器6转向至包括烟草的另一容器或分离容器。此亚临界流体仍然可以有效地从其它容器中的其它烟草填料中减少某些成分。烟草待由其中取出的容器可以由系统中隔离开，而不干扰其它容器中正在进行的减量。然后，可以向该容器中替换新的烟草，并且可以继续该工艺而不整体中断系统。
优选，处理过的烟草基本保持了未处理烟草的口味和香气。或者，在处理期间去除的任何味道和香气可以再补充至烟草中，例如，在由亚临界流体中去除任何成分后。烟草的味道和香气成分可以通过品尝和嗅觉测试来确定。
下面的示例说明了本发明的各种实施例，且不应作为任何限制。
示例1使用亚临界二氧化碳减少某些成分图2示出了可用于减少烟草中成分含量的实验室规模系统的示意图。表格1的典型数据使用这种系统产生，该系统按以下方式工作。烟草16样品设置在容器15中，并密封该容器。气态亚临界流体12由气瓶11供给并进入系统。在压强(由量表A和B测得)达到气瓶压强时，给压缩泵13通电从而液化流体12。使用预热器14调整和控制温度，并使用热电偶C和D测量。亚临界流体12流随后使用设置为在通过流量表19测量的选定流速下工作的可调流控阀17启动。流速的范围可以在约5克/分至150克/分之间；为方便对于试验选择了20至30克/分的速率。通过阀17减压，使得气态亚临界流体进入吸滤瓶18，吸滤瓶18中可以收集富含该些成分的提取物。或者，亚临界流体排放至废料容器。在运行持续期间通过烟草16填料的亚临界流体12的总流量由干试计(dry test meter)20测量。在此实验室系统中，未使用分离容器来辅助亚临界流体12的再循环。容器15为长10英寸、外径1英寸、容量约60ml的不锈钢管。处理后，分析烟草16的成分含量和成分含量的减少百分比。处理这种烟草的运行时间可以是约2至14小时之间的任意时间，优选在约4至8小时的范围。
根据本发明采用的二氧化碳应为亚临界流体(临界点31℃和1070psi(磅/平方英寸))，例如，液体。在本发明工艺的实践中，可以通过例如入口热交换器(未示出)调整二氧化碳的温度、压力或两者都调整，从而确保为亚临界流体。对于给定的运行，运行压强基本保持恒定(在约1000与2200psi之间的范围内)。在范围在0℃与24℃之间的基本稳定的温度下进行运行。尽管可以使用一定范围内的亚临界流体质量/烟草质量，但通常使用21至50克之间的二氧化碳每克烟草来减少最大量的该些成分。
表1示出了利用上述实验室规模系统减少烟草中某些成分的数据。如表1所示，该工艺选择为减少与主生物碱相关的次生物碱。
表1利用二氧化碳减少烟草中的某些成分

示例2使用亚临界氟里昂22减少某些成分根据示例1的方法的另一试验使用氟里昂22(氯二氟甲烷)(临界点96℃，716psi)取代二氧化碳进行。表2中示出数据。使用氟里昂22的示例条件包括0至50℃、100至2000psi、以及氟里昂22质量对烟草质量比20至100。
表2利用氟里昂22减少烟草中的某些成分

示例3使用亚临界丙烷减少次生物碱根据示例1的方法的另一试验使用丙烷(临界点96.7℃，617psi)取代二氧化碳进行。表3中示出数据。通常，使用丙烷的条件为0至50℃、100至2000psi、以及丙烷质量对烟草质量比20至100。
表3利用丙烷减少烟草中的次生物碱


示例4使用亚临界丙烷减少PAH表4示出来自根据示例1的一试验通过使用亚临界丙烷处理减少烟草中的PAH的数据。
表4利用丙烷减少烟草中的PAH

示例5使用另一亚临界流体减少某些成分还可以使用本发明的方法，利用乙烷(临界点32.2℃，708psi)或一氧化二氮(临界点36.5℃，1046psi)减少烟草中某些成分的量。用于乙烷的示例条件包括0至30℃、500至2000psi、以及乙烷质量对烟草质量比20至100。用于一氧化二氮的示例条件包括0至35℃、500至2000psi、以及一氧化二氮对烟草比20至100。
其它实施例为说明的目的提出了对该些方法以及由其获得的烟草的具体实施例的介绍。不应是彻底的，且不应将本发明的范围限制于此处介绍的具体形式。尽管已参照几个实施例介绍了本发明，本领域技术人员将可理解，可以在不脱离由权利要求表现的本发明的实质和范围的基础上进行各种改动。
其它实施例在权利要求中。
权利要求
1.一种减少烟草中一种成份的量的方法，所述方法包括步骤(a)提供容器，容纳含有所述成分的所述烟草；(b)使所述烟草与包括二氧化碳或碳氢化合物的亚临界流体接触；以及(c)由所述容器中去除所述亚临界二氧化碳，由此减少所述烟草中所述成分的量。
2.一种选择性地减少烟草中与主要生物碱相关的次要生物碱的方法，所述方法包括步骤(a)提供容器，容纳含有所述次要生物碱和所述主要生物碱的所述烟草；(b)使所述烟草与亚临界流体接触；以及(c)由所述容器中去除所述亚临界流体，由此选择性地减少所述烟草中与所述主要生物碱相关的所述次要生物碱的量。
3.一种减少烟草中多环芳烃(PAH)的量的方法，所述方法包括步骤(a)提供容器，容纳含有所述PAH的所述烟草；(b)使所述烟草与亚临界流体接触；以及(c)由所述容器中去除所述亚临界流体，由此减少所述烟草中所述PAH的量。
4.一种选择性地减少烟草中与主要生物碱相关的PAH的量的方法，所述方法包括步骤(a)提供容器，容纳含有所述PAH和所述主要生物碱的所述烟草；(b)使所述烟草与亚临界流体接触；以及(c)由所述容器中去除所述亚临界流体，由此选择性地减少所述烟草中与所述主要生物碱相关的所述PAH的量。
5.一种减少烟草中一种成份的量的方法，所述方法包括步骤(a)提供一系统，包括多个连接的容器，该些容器容纳含有所述成分的所述烟草；(b)使第一容器中的烟草与亚临界流体接触；(c)由所述第一容器中去除所述亚临界流体；以及(d)将所述亚临界流体引导至第二容器，由此减少所述第一容器中所述烟草中所述成分的量。
6.如权利要求5所述的方法，在步骤(c)之前、期间或之后还包括步骤(i)由所述系统隔离所述第一容器；以及(ii)由所述第一容器中取出所述烟草。
7.如权利要求5所述的方法，其中在步骤(d)中，所述亚临界流体为步骤(c)的亚临界流体。
8.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中在步骤(b)中，所述亚临界流体为液体。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述液体为压缩气体。
10.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中在步骤(b)中，所述亚临界流体为压缩气体。
11.如权利要求1或5所述的方法，在步骤(c)之后还包括由所述亚临界流体中分离所述成分的步骤。
12.如权利要求2所述的方法，在步骤(c)之后还包括由所述亚临界流体中分离所述次要生物碱的步骤。
13.如权利要求3或4所述的方法，在步骤(c)之后还包括由所述亚临界流体中分离所述PAH的步骤。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述成分的所述流体流入容纳能够由所述亚临界流体分离所述成分的物质的分离容器。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述物质包括柠檬酸或硅酸镁。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述次要生物碱的所述流体流入容纳能够由所述亚临界流体分离所述次要生物碱的物质的分离容器。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述物质包括柠檬酸或硅酸镁。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述PAH的所述流体流入容纳能够由所述亚临界流体分离所述PAH的物质的分离容器。
19.如权利要求11所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述成分的所述亚临界流体流入分离容器，其中所述亚临界流体经过压力或温度的变化并沉积所述成分。
20.如权利要求12所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述次要生物碱的所述亚临界流体流入分离容器，其中所述亚临界流体经过压力或温度的变化并沉积所述次要生物碱。
21.如权利要求13所述的方法，其中所述分离包括使来自步骤(c)的含有所述PAH的所述亚临界流体流入分离容器，其中所述亚临界流体经过压力或温度的变化并沉积所述PAH。
22.如权利要求11所述的方法，其中还包括在所述分离之后将所述亚临界流体再循环至所述容器的步骤。
23.如权利要求12所述的方法，其中还包括在所述分离之后将所述亚临界流体再循环至所述容器的步骤。
24.如权利要求13所述的方法，其中还包括在所述分离之后将所述亚临界流体再循环至所述容器的步骤。
25.如权利要求22所述的方法，在所述再循环期间，在所述烟草中沉积在步骤(b)中去除的味道或香气化合物。
26.如权利要求23所述的方法，在所述再循环期间，在所述烟草中沉积在步骤(b)中去除的味道或香气化合物。
27.如权利要求24所述的方法，在所述再循环期间，在所述烟草中沉积在步骤(b)中去除的味道或香气化合物。
28.如权利要求2至5中任意一项所述的方法，其中所述亚临界流体由二氧化碳、氟里昂22、丙烷、乙烷、一氧化二氮、及其组合构成的组中选取。
29.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述烟草的水份至少为10％。
30.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述烟草的pH在4与9之间。
31.如权利要求1或5所述的方法，其中所述成分为PAH。
32.如权利要求1或5所述的方法，其中所述成分为次要生物碱。
33.一种烟草，通过权利要求1的方法处理。
34.一种烟草，通过权利要求2的方法处理。
35.一种烟草，通过权利要求3的方法处理。
36.一种烟草，通过权利要求4的方法处理。
37.一种烟草，通过权利要求5的方法处理。
全文摘要
公开了选择性地减少烟草中某些成分的方法以及通过这些方法获得的烟草。亚临界流体，例如，液体二氧化碳起减量介质的作用。
文档编号A24B15/24GK1668218SQ03817167
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者韦尔·克鲁科尼斯, 汉斯·舍尼曼, 安东尼·古迪纳斯, 卡拉·威廉斯, 葆拉·M·韦特莫尔, 卡尔·H·米奇特, 克利福德·B·贝内特, 凯瑟琳·S·约翰斯顿, 哈里·Y·郑 申请人:法塞克斯公司, 美国无烟烟草制品公司