Rauchlose Zigarette und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft einen neuen rauchlosen Nikotin-Inhalator, vorzugsweise im Design und den äußeren Abmessungen einer Zigarette, bestehend aus einer Inhalatorhülse, einem Mundstückfilter und einem Depotfilter mit Nanobeads und/oder organischen Stoffen, wie Zucker oder Aminosäuren, wobei an die Nanobeads und/oder organischen Stoffe, wie Zucker oder Aminosäuren, Nikotin und bevorzugt Flavourstoffe an- oder eingelagert sind. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung und die Verwendung der rauchlosen Zigarette. Anwendungsgebiete der Erfindung sind das Gesundheitswesen, die Genussmittelindustrie, Gaststätten und öffentliche Gebäude.

In den letzten Jahren zeichnete sich ein zunehmender Trend zu Rauchverboten in öffentlichen Gebäuden oder Arealen, an Arbeitsplätzen, in Flugzeugen, in Bahnen, in Restaurants und Gastwirtschaften etc. ab. Die Ursachen liegen darin begründet, dass das Rauchen für den Raucher an sich stark gesundheitsgefährdende Risiken beinhaltet und andererseits die Umwelt und Nichtraucher durch das passive Mitrauchen stark gesundheitsgefährdet sind. Nichtraucher-Verbote sind allerdings in der Regel für den Raucher mit erheblichen Stresssituationen und Problemen, wie z.B. Nikotinentzug etc., verbunden und führen zu erhöhten Risikoproblemen.

Es wurden bereits Vorschläge gemacht, die schädlichen Wirkungen des Zigarettenrauchs zu beseitigen, ohne die Nikotinwirkungen einzuschränken (u.a. in DE- OS 102005016415A1 Titel „NicStic Filterverbindung für eine rauchlose Zigarette").

Die sich derzeit auf den Markt befindlichen rauchlosen Zigarettensysteme haben jedoch sämtlich einen wesentlichen Nachteil. Da sich Nikotin nur bei einer bestimmten Temperatur verflüchtigt (über 80 ⁰ C) und damit „geraucht" werden kann, müssen diese Systeme das Nikotin erhitzen und mit Hitze, auch bei Zusatz von Verdampfungsstoffen (z.B. Alkoholen), verflüchtigen.

Dies bedingt, dass diese Systeme Zusatzeinrichtungen, wie Heizstäbe in den Zigarettenhülsen und Ladestationen zum Laden der Heizstäbe benötigen. Dass diese Geräte dann von Größe und/oder Gewicht kaum mehr mit Zigaretten übereinstimmen ist systembedingt. Mit diesen Geräten werden vor allem auch keine Temperaturen von 80 ⁰ C erreicht, deshalb ist die Nikotinausbeute so gering, dass man praktisch keinen Nikotingehalt in der Rauchluft (Inhalationsluft) messen kann. Der Grund hierfür liegt in

der praktisch nicht oder kaum vorhandenen Verflüchtigung des Nikotins durch schwache Heizquellen.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine rauchlose Zigarette bereitzustellen, die dem Raucher bei der Verwendung eine problemlose Zuführung des benötigten Nikotins gestattet, ohne Aufheizungen und ohne elektrische Ladungen (Zusatzgeräte), die überall benutzt werden kann und universell einsetzbar ist und die die Umwelt und die Nichtraucher in keiner Weise belastet, weder durch Gerüche noch durch gesundheitsgefährdende Stoffe und Kondensate und so einen optimalen Kompromiss im Zusammenleben zwischen Rauchern und Nichtrauchern darstellt. Eine weitere Aufgabe bestand darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer rauchlosen Zigarette bereitzustellen. Dieses rauchlose Zigarettensystem, das bevorzugt eine rauchlose Zigarette ist, wird als Kaltrauchzigarette definiert.

Diese Aufgabe wird durch eine rauchlose Zigarette gemäß Anspruch 1 , dem Herstellungsverfahren gemäß den Ansprüchen 20-21 und seine Verwendung gemäß den Ansprüchen 22-23 gelöst. Alle anderen Ansprüche sind Vorzugsvarianten.

Vollkommen überraschend hat sich gezeigt, dass durch Befüllung eines Nikotinaufnahmedepots mit mineralischen Nanobeads und/oder anderen organischen

Stoffen z.B. Zucker, Aminosäuren etc, an die Nikotin und ggf. weitere Flavourstoffe an- oder eingelagert sind und Einsetzen des Nikotinaufnahmedepots in ein Mundstück eine rauchlose Zigarette herstellbar ist, die besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist. In

Verbindung mit einer Inhalatorhülse (Zigarettenhülse) liegt eine rauchlose Zigarette vor, die vom Endverbraucher analog zu einer herkömmlichen Zigarette in der Hand und im

Mund gehalten sowie verwendet werden kann.

Im folgenden wird das rauchlose Zigarettensystem näher beschrieben^. Prinzipdarstellungen 12 A, 12 B).

Die Inhalator-Hülse wird als Zigarettenhülse (1) definiert. Das Nikotinaufnahmedepot wird als Depotfilter (2) definiert. Das Mundstück wird als Mundstückfilter (3) definiert.

Die Nikotinlösung angelagert an mineralischen Nano-Beads und/oder anderen organischen Stoffen wird als Nanobeadlösung (4) definiert.

Die Filterzusammensetzung, zusammengesetzt aus Mundstückfilter (3) und Depotfilter (2) wird als Nikotinstick (5) definiert

Der Depotfilter (2) ist derart beschaffen, dass er für das erfindungsgemäße Zigarettensystem geeignet ist. Der Depotfilter (2) weist dazu wenigstens eines der nachfolgenden Merkmale, bevorzugt eine Kombination dieser Merkmale, auf. Der Depotfilter (2) ist aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyethylen-Fasern oder gesintertem Polyethylen, zylinderförmig mit einer inneren Bohrung gefertigt. Die Länge des Depotfilters (2) beträgt 25- 35 mm, vorzugsweise 30 mm +/- 0,5 mm. Der Außendurchmesser des Depotfilters (2) beträgt 4-5 mm, vorzugsweise 4,5 mm +/- 0,05 mm. Der innere Bohrdurchmesser beträgt 1-2 mm, vorzugsweise 1 ,0 mm. Durch die innere Bohrung des Depotfilters wird der Zugwiderstand beim Inhalieren (Rauchen) gesteuert. Der Zugwiderstand soll dem einer normalen Zigarette 95-100 mm WG entsprechen. Die Dichte des Depotfilters beträgt 0,2 bis 0,4 g/cc, vorzugsweise 0,220 g/cc. über die Dichte des Depotfilters (2) wird die max. Aufnahmemenge der Nano- Bead Lösung gesteuert und die Stärke der Nikotinzufuhr bei 500 - 1500 ml Zugvolumen, vorzugsweise 1000 ml Zugvolumen, bei 2-6 Zügen pro Minute, vorzugsweise 4 Züge pro Minute, bei insgesamt 10-20 Zügen Abrauchparameter einer Zigarette, vorzugsweise 16 Züge, gesteuert. Die Nikotinzufuhr (Inhalation) durch die Erfindung wird bei obigen Parametern wie folgt definiert:

0,1 - 0,3 mg Nikotingehalt, vorzugsweise 0,2 mg für eine Light- Version bei 16 Zügen Abrauchparametem. 0,4 - 0,6 mg Nikotingehalt, vorzugsweise 0,5 mg für eine Medium-Version bei 16 Zügen Abrauchparametem.

0,6 - 0,8 mg Nikotingehalt, vorzugsweise 0,7 mg für eine Strong-Version bei 16 Zügen Abrauchparametem.

Die Wandstärke des Depotfilters (2) beträgt 2-3 mm, die Folienstärke beträgt 0,1-0,2 mm vorzugsweise 0,15 mm. Das Gesamtgewicht des Depotfilters (2) liegt zwischen 90 und 150 mg (brutto), vorzugsweise 130 mg (brutto).

Seitlich ist der Depotfilter (2) mit einer flüssigkeitsresistenten vorzugsweise naturfarbenen Kunststofffolie, bevorzugt aus Polypropylen, ummantelt. Diese Kunststofffolie verhindert, dass Nanobeadlösung (4) vom Depotfilter (2) in den

Mundstückfilter (3) übertreten kann und verursacht, dass die Luft bei der Inhalation (Abrauchen) gerichtet durch das Depotfilter (2) geleitet wird. (Fig. 1 Depotfilter )

Der Depotfilter (2) ist erfindungsgemäß in einen Mundstückfilter (3) eingesetzt oder verklebt, vorzugsweise verpresst, wodurch ohne Klebstoff oder Verdübelung eine besonders einfache Fertigung, eine stabile Befestigung sowie ein minimaler Schadstoffausstoß bei' der Verwendung gewährleistet ist. Aufgrund der Befüllung des Depotfilters (2) mit der Nanobeadlösung (4) ist somit ein Nikotinstick (5) hergestellt.

Der Mundstückfilter (3) ist derart beschaffen, dass er für das erfindungsgemäße Zigarettensystem geeignet ist. Der Mundstückfilter (3) weist dazu wenigstens eines der nachfolgenden Merkmale, bevorzugt eine Kombination dieser Merkmale, auf. Der Mundstückfilter (3) ist aus Kunststoff, vorzugsweise Acetat-Cellulose Faser Material, zylinderförmig mit einer sternförmigen inneren Bohrung gefertigt. Der seitliche Zylinderteil ist mit Zigarettenfilterpapier, vorzugsweise Korken-Design Papier, umwickelt und stellt im Design einen normalen Zigarettenfilter da. Der zylinderförmige Mundstückfilter (3) hat eine Länge von 24-26 mm, vorzugsweise 25 mm +/- 0,5 mm. Der Außendurchmesser des Mundstückfilters (3) beträgt 7-9 mm, vorzugsweise 7,9 mm +/- 0,05 mm. Die innere Bohrung des Mundstückfilter ist sternförmig (flower design) ausgelegt. D.h. die Bohrung des Mundstückfilters (3) hat 4-8 Stege und entsprechend 4-8 Nuten, vorzugsweise 6 Stege und 6 Nuten, über die ganze Länge der inneren Bohrung. Der Durchmesser der Nuten (Mitte Nut zu Mitte Nut) beträgt 4-5 mm, vorzugsweise 4,5 mm. Der Durchmesser der Stege (Mitte Steg zu Mitte gegenüberliegender Steg) beträgt 3-4 mm, vorzugsweise 3,4 mm. Durch dieses spezielle Design wird der Depotfilter (2) ausreichend fest und sicher im Mundstückfilter (3) bei der Herstellung verklemmt, d.h. durch die flexiblen Stege der inneren Bohrung des Mundstückfilters (3) wird der Depotfilter (2) sicher und einfach im Mundstückfilter (3) im Produktionsprozess verankert und verklemmt, kann aber trotzdem bequem und einfach durch den Anwender benutzt werden. Des weiteren hat die innere Bohrung des Mundstückfilters (3) die Aufgabe den Inhalationsluftstrom beim Abrauchen direkt vom Depotfilter (2), ohne weitere Filteraktivität, in den Mund des Anwenders zu führen. Es sollen keine Verluste von Nanobeadlösung (4) durch Filteraktivitäten des Mundstückfilters (3) auftreten (Fig. 2: Mundstückfilter).

Der Depotfilter (2) ist erfindungsgemäß mit einer Nanobeadlösung (4) befüllt, die eine besonders einfache und kontrollierte Freisetzung von Nikotin und Flavourstoffen bei der Verwendung der rauchlosen Zigarette ermöglicht.

Die Nanobeadlösung (4) besteht aus Nanobeads und/oder aus organischen Stoffen, z.B. Zuckern, Aminosäuren, an die Nikotin angelagert werden kann, Wasser und/oder Verdampfungsbeschleuniger und weiteren im Verlauf dieses Absatzes genannten Substanzen. Die enthaltenen Nanobeads bestehen aus mineralischen Materialien vorzugsweise Aluminiumsilikaten oder Siliziumoxiden. Die Partikelgrößen variieren zwischen 5 nm und 5 μM, vorzugsweise 10nm-100nm. Die Nanoteilchen und/oder anderen organische Stoffe, wie Zucker, Aminosäuren etc, interagieren durch ihre große Oberfläche bzw. Beschaffenheit mit Nikotin und Aromastoffen.

Die Anbindung von Nikotin an Nano-Beads oder in anderen organischen Stoffen in der Nanobeadlösung (4) geschieht in flüssiger Form. In einer Lösung aus Nikotin und einer Lösungsflüssigkeit (Verdampfungsbeschleuniger), vorzugsweise Alkohol (Ethanol), werden definierte Mengen an Nanobeads und/oder anderen organischen Stoffen, wie Zucker, Aminosäuren etc., zugegeben. Um der späteren Inhalationsluft einen Zigaretten ähnlichen Geschmack zu geben, werden der Nanobeadlösung (4) entsprechende Flavourstoffe (Geschmacksstoffe), insbesondere Menthol und/oder Tabakaromen und/oder Fruchtaromen und/oder Gewürzaromen, in definierter Menge zugegeben. Im Zuge dieses Herstellungsverfahrens kommt es zur Anbindung von Nikotin und Flavourstoffen an die Oberfläche der sich in der Lösung befindlichen Nano-Beads und/oder zur Anbindung von Nikotin und Flavourstoffen an und in organische Stoffe, wie Zucker oder Aminosäuren. Im werksseitigen Herstellungsverfahren der Nikotinsticks (5) bestehend aus Depotfilter (2) eingesteckt in Mundstückfilter (3) wird die Nanobeadlösung (4) in das Depotfilter (2) per Kanüle pipettiert bzw. injiziert. Die Dosierung der Nanobeadlösung (4) liegt zwischen 50-150 μl, vorzugsweise 100 μl, pro Depotfilter (2). Die Depotfilter werden entweder feucht verpackt und der Trocknungsprozess der Flüssigkeit findet in der Verpackung statt oder die mit Nanobeadlösung (4) befüllten Filterdepots (2) der Nikotinsticks (5) werden direkt nach der Produktion einem werksseitigen Trocknungsprozess unterzogen.

Besonders bevorzugt umfasst die rauchlose Zigarette eine Zigarettenhülse (1), in die der Nikotinstick (5) einsetzbar oder eingesetzt ist.

Die Zigarettenhülse (1) ist vorzugsweise wiederverwendbar, wodurch eine Minimierung der Umweltbelastung und eine Kostenersparnis für den Endverbraucher ermöglicht ist. In der Praxis zieht der Endverbraucher nach Verwendung die Zigarettenhülse und den Nikotinstick auseinander, verwirft den verwendeten Nikotinstick und setzt einen neuen Nikotinstick in die Zigarettenhülse (1) ein. Eine Prinzipdarstellung einer rauchlosen Zigarette, bestehend aus einem Nikotinstick (5) und einer Zigarettenhülse (1), die miteinander verbunden sind, ist aus Fig., 12 B ersichtlich.

Die Zigarettenhülse (1) ist derart beschaffen, dass sie für das erfindungsgemäße Zigarettensystem geeignet ist. Die Zigarettenhülse (1) weist dabei vorzugsweise wenigstens eines der nachfolgenden Merkmale, besonders bevorzugt eine Kombination dieser Merkmale, auf.

Die Zigarettenhülse (1) ist aus Kunststoff, vorzugsweise Polymer weiß (PP oder PE), zylinderförmig mit innerer Bohrung hergestellt. Die Länge der Zigarettenhülse (1) beträgt 55 bis 65 mm, vorzugsweise 57 mm. Der Außendurchmesser beträgt 7-9 mm, vorzugsweise 7,9 mm. Der innere Bohrdurchmesser beträgt 4-6,7 mm, vorzugsweise 4,5 mm. Die Zigarettenhülse (1) weist an den offenen Seiten, insbesondere an der Anschlussstelle zum Depotfilter/Mundstückfilter jeweils einen ca. 1,0-1 ,5 mm, vorzugsweise 1 ,0 mm, starken Auflageabsatz (Dichtungsabsatz), zur Stabilisierung des Depotfilter (2) / Mundstückfilter (3) Einsatzes, die den Nikotinstick (5) bilden, auf. Der Dichtungsabsatz befindet sich in 2-10 mm, vorzugsweise 1 ,3 mm tief in der Bohrung der Zigarettenhülse. Des weiteren ist an den öffnungsenden der Zigarettenhülse (1) jeweils eine innere Phase mit einem Innendurchmesser von 4,5-7,5 mm, vorzugsweise 5.0 mm angebracht, zum besseren Einfädeln des Depotfilters (2) in die Zigarettenhülse. Die Länge der Phase beträgt 1-2 mm, vorzugsweise 1 ,3 mm. über die Bohrung der Zigarettenhülse (1) wird die Luftmenge bei durchschnittlicher Saugleistung (Raucherzug) gesteuert. (Fig. 3 Zigarettenhülse)

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen, z.B. Material , Dichte oder Gewicht, und bevorzugte technische Merkmale, insbesondere Abmessungen, Winkel und Radien, der Zigarettenhülse (1) werden aus der Fig. 3 ersichtlich.

Die neue rauchlose Zigarette besteht im wesentlichen aus 4 Teilen die werksseitig fertiggestellt bzw. vom Endverbraucher bei Benutzung zusammengefügt werden. Beladenes Nikotinaufnahmedepot (2) und Mundstückfilter (3) werden werksseitig zum

Nikotinstick (5) zusammengesetzt. Nikotinstick (5) und Zigarettenhülse (1) werden unmittelbar vor Gebrauch durch den Anwender zusammengeführt.

Erfindungsgemäß sind Zigarettenhülse (1), Depotfilter (2) und Mundstückfilter (3) im Design einer Zigarette geformt worden und Material, Maße, Bohrungen, Dichte der Filter und Porengröße der Filter genau aufeinander abgestimmt und korrespondieren miteinander, um die gewünschte Nikotinzufuhr, Stärke, bei definiertem Zugwiderstand (normale Saugleistung) zu gewährleisten.

Der Produktionsprozess des Nikotinsticks (5) wird in einer neu entwickelten Produktionseinheit, die im wesentlichen aus 2 verschiedenen Aufnahmeschächten besteht, durchgeführt. In diese Aufnahmeschächte werden Depotfilter (2) und Mundstückfilter (3) horizontal liegend eingeführt. Durch das besondere Design der Schächte liegen Depotfilter (2) und Mundstückfilter (3) so gegenüber, dass durch einen doppelten Auswerferstift der Depotfilter (2), der als zweitletzter im Schacht liegt, gerichtet in den zweitletzten Mundstückfilter, bis auf eine definierte Tiefe geführt wird. Während dieses Einführens des Depotfilter (2) in den Mundstückfilter (3) wird über ein in den oberen Auswerferstift integriertes Injektionssystem, das über ein externes Dosiersystem angetrieben wird, die Nanobeadlösung (4) in den Depotfilter (2) injiziert. Gleichzeitig wird der letzte fertige Nikotinstick (5), unterster Depotfilter (2) eingeführt in den untersten Mundstückfilter (3), aus den Produktionsschacht durch den unteren Auswerferstift ausgestoßen. Beim Zurückfahren der Auswerferstifte fällt nunmehr der obenliegende Nikotinstick (5) nach unten und der komplette Produktionszyklus beginnt von vorne. Das Produktionsschachtsystem ist den Maßen des Depotfilters (2) und des Mundstückfilter (3) anzupassen. Die Höhe der Produktionsschächte ist so auszulegen, dass zumindest ein Reservoir von 15 bis 30 Filtern sich in den Schächten befindet und die obersten Filter immer durch Zuführung ersetzt werden (s. Nicotinstickroboter Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11).

In der Praxis wird die rauchlose Zigarette vom Endverbraucher verwendet, indem er durch einfaches Ansaugen am Mundstück Umgebungsluft über die Nanobeadlösung (5) leitet, wobei die Luft im Depofilter mit Nikotin und Flavourstoffen angereichert wird, welche dann über die Mundschleimhäute und/oder die Lunge aufgenommen werden.

Besonders geeignet ist die Verwendung der rauchlosen Zigarette als Zigarettenersatz in rauchfreien Zonen.

Insbesondere geeignet ist die Verwendung der rauchlosen Zigarette als Nikotinentwöhnungsmittel durch langsames Herabsetzen der Nikotinstärken in der Raucherentwöhnung.

Die Erfindung stellt somit einen vollkommen neuartigen Nikotin-Inhalator, vorzugsweise in Aussehen und Form einer Zigarette, zur Verfügung, bei der der Anwender rauchlos definiert reines Nikotin zu sich nimmt, und die Symptome des Rauchentzugs verhindert werden, sowie weder die Umwelt belastet wird noch ein passives Mitrauchen unbeteiligter Personen stattfindet. Formgebung, Design und Verpackung des Nikotin- Inhalators sind einer normalen Zigarette nachempfunden und beeinflussen den psychologischen und positiven Effekt einer Ersatzzigarette beim Raucher.

Nach einer einfachen Umsetzung der Erfindung wird dazu ein Depotfilter (2) mit Nanobeadlösung (4) beladen und in einen Mundstückfilter (3) bis zu einer definierten Tiefe eingeführt. Diese Teilezusammensetzung wird als Nikotinstick (5) definiert und werksseitig hergestellt und verpackt. Zu der Verpackung wird eine wiederverwendbare Zigarettenhülse (Inhalatorhülse) (1) gelegt. Der Anwender führt bei Gebrauch den Nikotinstick (5) aus der Verpackung in die Zigarettenhülse (1) ein, raucht den Nikotinstick (5), wie bei einer Zigarette ab und entsorgt den Nikotinstick (5) durch Herausziehen aus der Zigarettenhülse (1) nach dem Abrauchen ähnlich wie eine Zigarettenkippe. Die Zigarettenhülse (1) dagegen kann wiederverwendet werden. Der Nikotinstick (5) ist abgeraucht, sobald der Flavourgeschmack verblasst ist. Das Abrauchen des Nikotinsticks (5) dauert ca. 3 bis 5 Minuten, ähnlich wie das Abbrennen einer normalen Zigarette. Dieses erfindungsgemäße Inhalatorsystem (Kaltrauchsystem) ist speziell für Raucher geeignet und dient als rauchlose Ersatzzigarette für Raucher an Orten, wo ein striktes Rauchverbot gilt.

Anwendungsbeispiel:

1 Methode : 10 - 15 Züge mit 500 ml Gesamtzugvolumen , vergleichbar mit kaltem Rauch der Wasserpfeife

Legende zu den Abbildungen :

Fig. 1 Depotfilter

Fig. 2 Mundstückfilter

Fig. 3 Zigarettenhülse

Fig. 4 einen Nikotinstic-Roboter Auswerfstift, Fig. 5 eine Nikotinstic-Roboter Auswurfplatte,

Fig. 6 einen Nikotinstic-Roboter Depotfilterblock,

Fig. 7 eine Nikotinstic-Roboter Grundplatte mit vorzugsweise geschliffener Oberfläche,

Fig. 8 einen Nikotinstic-Roboter Aufnahmeplatte Luftzylinder,

Fig. 9 einen Nikotinstic-Roboter Mundstückfilterblock, Fig. 10 einen Nikotinstic-Roboter

Fig. 11 einen Nikotinstic-Roboter

Fig. 12 A Prinzipskizze Mundstückfilter

Fig. 12 B Prinzipskizze Nikotinstic