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Zeitschriftendaten
Format
Zeitschrift
eISSN
2719-9509
Erstveröffentlichung
01 Jan 1992
Erscheinungsweise
4 Hefte pro Jahr
Sprachen
Englisch

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Volumen 29 (2020): Heft 3 (December 2020)

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2719-9509
Erstveröffentlichung
01 Jan 1992
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4 Hefte pro Jahr
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Uneingeschränkter Zugang

Inter-Laboratory Reproducibility and Interchangeability of 3R4F and 1R6F Reference Cigarettes in Mainstream Smoke Chemical Analysis and In Vitro Toxicity Assays

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 119 - 135

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Vom Kentucky Tobacco Research and Development Center wurde eine neue Referenzzigarette mit der Bezeichnung 1R6F als Ersatz für die Referenzzigarette 3R4F hergestellt, weil die Bestände der 3R4F zu Ende gehen. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung der Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F durch einen Vergleich der chemischen und biologischen Eigenschaften des Hauptstromrauchs sowie die Bewertung der Interlabor-Reproduzierbarkeit anhand des Vergleichs der Ergebnisse aus dieser Studie mit einem früheren Bericht. Es wurden 45 prioritäre chemische Substanzen entsprechend den regulatorischen Meldeanforderungen des kanadischen Gesundheitsministeriums Health Canada analysiert und die toxikologischen Effekte des Zigarettenrauchs bestimmt. Hierfür wurden die von der CORESTA (Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco) als Standard empfohlenen toxikologischen in-vitro-Testverfahren gemäß den beiden Abrauchverfahren der Internationalen Organisation für Normung (ISO) (normale und intensive Methode) verwendet. Die Ergebnisse der chemischen Analyse und der toxikologischen Standardtests zeigten eine gute Interlabor-Reproduzierbarkeit für die 1R6F als Referenzzigarette. Es gab außerdem einige geringfügige reproduzier-bare Unterschiede zwischen der 1R6F und der 3R4F. Zudem wurde die Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F mithilfe einiger zusätzlicher toxikologischer Tests zur Ermittlung von oxidativem Stress untersucht, da der oxidative Stress ein Hauptendpunkt der Tabakforschung im Bereich der Tabak- und Nikotinabgabeprodukte der nächsten Generation (NGPs, Next Generation Products) ist. Sowohl die 1R6F als auch die 3R4F zeigten bei den Tests auf oxidativen Stress vergleichbare Reaktionen. Insgesamt konnte mit den Ergebnissen aus den chemischen und toxikologischen Standardprüfverfahren für 1R6F eine Interlabor-Reproduzierbarkeit gezeigt werden, was auf eine Eignung von 1R6F als Referenzzigarette hinweist. Zudem konnten im Rahmen der Tests auf oxidativen Stress Erkenntnisse hinsichtlich der Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F gewonnen werden, wenn diese als Vergleich für NGPs eingesetzt werden.

Schlüsselwörter

  • Mainstream cigarette smoke
  • inter-laboratory reproducibility
  • chemical analysis
  • toxicity
Uneingeschränkter Zugang

Relationship Between Nicotine Dependence Scores and Nicotine, Cotinine, 3′-Hydroxycotinine and Nicotine Metabolite Ratio in Chinese Male Smokers

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 136 - 144

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Fortgesetztes Rauchen wird vor allem durch die Nikotinabhängigkeit (NA) begünstigt. Diese variiert je nach ethnischer Gruppe hauptsächlich aufgrund von genetischen sowie umweltbedingten Faktoren. Zwei wichtige Methoden zur Bestimmung der NA sind der Fagerström-Test für Nikotinabhängigkeit (FTNA) sowie Biomarker für Tabakexposition. In chinesischen Raucher*innen wurde die Beziehung zwischen NA und FTNA jedoch noch nicht untersucht. Das Ziel der vorliegenden Studie war die Bestimmung der Beziehung zwischen FTNA-Scores und Nikotin, Kotinin, 3′-Hydroxycotinin (3HC) und dem Nikotin-Metaboliten-Verhältnis (NMR, Konzentrationsverhältnis von 3HC zu Kotinin) in chinesischen Raucher*innen. Mithilfe eines selbst auszufüllenden Rauchfragebogens wurde bei 289 Raucher*innen der FTNA durchgeführt und es wurden allgemeine Merkmale erhoben. Parallel wurde die Konzentration an Nikotin, Kotinin und 3HC im Urin mittels Flüssigkeitschromatographie in Verbindung mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) bestimmt. Im Urin von Raucher*innen mit einem hohen FTNA-Score waren die Konzentrationen an Nikotin, Kotinin und 3HC höher als im Urin derjenigen mit einem niedrigen FTNA-Score. Es gab signifikante Korrelationen zwischen den Biomarkern im Urin und den FTNA-Scores. Mit Ausnahme von Frage 2 (Schwierigkeit aufs Rauchen zu verzichten) ergaben sich signifikante Unterschiede bei den Ergebnissen für die Biomarker im Urin und die Scores für die anderen FTNA-Fragen. Abgesehen von Frage 2 (Schwierigkeit auf das Rauchen zu verzichten) wurden signifikante Zusammenhänge zwischen den übrigen Fragen und den Biomarkern im Urin gezeigt. Es wurde keine Beziehung zwischen dem Nikotin-Metaboliten-Verhältnis (NMR, 3′-Hydroxycotinin/Kotinin) und den FTNA-Scores bzw. den allgemeinen Merkmalen der Teilnehmer*innen festgestellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Konzentrationen an Biomarkern für Tabakexposition und die FTNA-Scores signifikant assoziiert sind. Jedoch konnte bei Frage 2 des FTNA sowie beim NMR kein Zusammenhang mit der Nikotinabhängigkeit in chinesischen Raucher*innen gezeigt werden.

Schlüsselwörter

  • Nicotine
  • cotinine
  • 3′-hydroxycotinine
  • nicotine-metabolite ratio
  • nicotine dependence
Uneingeschränkter Zugang

Simulation of Heat and Mass Transfer of Cut Tobacco in a Batch Rotary Dryer by Multi-Objective Optimization

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 145 - 155

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Simulation des Trocknungsprozesses bei Schnitttabak im Trommeltrockner im Chargenbetrieb wurden sechs verschiedene Modelle des hygroskopischen Gleichgewichts zur Berechnung der Antriebskraft beim Massetransport ausgewählt. Zudem wurde ein mathematisches Modell des Wärme- und Massetransports numerisch gelöst. Das multi-faktorielle, nichtlineare Problem der Wärme- und Massetransportkoeffizienten wurde durch die Anwendung eines Gewichtungsfaktors optimiert. Aus den Simulationsergebnissen ging hervor, dass der Gewichtungsfaktor r ein wichtiger Parameter bei der Anpassung der Ergebnisse für Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur ist. In der Modell-evaluation erreichten die Indizes mit r bei 0,1 beinahe ihre Minimalwerte. Bei allen sechs Gleichgewichtsmodellen / klassischen Modellen war die Anpassung beim Feuchtigkeitsgehalt besser als bei der Temperatur. Ein Modell (M-Hen/C) war anderen Gleichgewichtsmodellen / klassischen Modellen sowie dem REA-Modell (reaction-engineering approach / Reaktionstechnikansatz) überlegen. Das Ziel der vorliegenden Studie ist ein tieferes Verständnis des Wärmeund Massetransports im Tabaktrocknungsprozess sowie die Schaffung eines theoretischen Rahmens zur besseren Prognose von Temperatur und Feuchtigkeit in verschiedenen Trocknungssituationen.

Schlüsselwörter

  • Cut tobacco
  • drying
  • heat and mass transfer
  • equilibrium moisture content
  • multi-objective optimization
Uneingeschränkter Zugang

Numerical Simulation of the Burning Process in a King-Size Cigarette Based on Experimentally Derived Reaction Kinetics

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 156 - 179

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Es wurde ein umfassendes zweidimensionales (2D) mathematisches Modell zur Simulation des Verbrennungsprozesses in einer King-Size-Zigarette vorgeschlagen. Die Eigenschaften dieses Modells umfassten: 1) die Verwendung von kinetischen Modellen für die Verdampfung des Wassers, die Pyrolyse des Tabaks und die Oxidation der Kohle, 2) die Anwendung mathematischer Beziehungen zwischen den Freisetzungsmengen bestimmter Produkte (z.B. “Teer” und CO) und verschiedenen Reaktionsvariablen (z.B. Temperaturen und Sauerstoffkonzentrationen), 3) die Einführung von Masse-, Wärme- und Impulstransport, 4) die Berücksichtigung von Filtrationseffekten des Zigarettenfilters in Bezug auf “Teer”. Diese Eigenschaften wurden in einem System gekoppelter Gleichungen ausgedrückt, die numerisch mit FLUENT gelöst werden können. Mithilfe des Modells konnten Informationen zur Dichte der Kohle, dem Temperaturfeld, dem Strömungsgeschwindigkeitsfeld, den Dichtefeldern von “Teer” und CO und der Filtrationseffizienz ermittelt werden. Die Validierung des Modells erfolgte durch einen Vergleich der Prognosen mit den experimentellen Daten zur Zugzahl, den Temperaturen an spezifischen Punkten, der Filtrationseffizienz und den Ausbeuten an “Teer” und CO bei unterschiedlichen Zugintensitäten. Die berechneten Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Versuchsdaten.

Die prognostizierte Zugzahl lag bei 7,3 – diejenige im Experiment bei 6,8. Der normalisierte mittlere quadratische Fehler (NRMSE) zwischen den experimentellen und prognostizierten Temperaturen an spezifischen Punkten betrug < 18%. Die prognostizierte Filtrationseffizienz für “Teer” lag bei 46,1%, die im Versuch bestimmte Filtrationseffizienz für Nikotin lag bei 44,5%. Die maximale relative Abweichung der Ausbeuten an “Teer” und CO bei unterschiedlichen Zugintensitäten betrug jeweils 8,9% und 10,6%.

Schlüsselwörter

  • Numerical simulation
  • cigarette burning process
  • pyrolysis
  • combustion
  • “tar” and CO release
  • filtration efficiency
4 Artikel
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Inter-Laboratory Reproducibility and Interchangeability of 3R4F and 1R6F Reference Cigarettes in Mainstream Smoke Chemical Analysis and In Vitro Toxicity Assays

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 119 - 135

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Vom Kentucky Tobacco Research and Development Center wurde eine neue Referenzzigarette mit der Bezeichnung 1R6F als Ersatz für die Referenzzigarette 3R4F hergestellt, weil die Bestände der 3R4F zu Ende gehen. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung der Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F durch einen Vergleich der chemischen und biologischen Eigenschaften des Hauptstromrauchs sowie die Bewertung der Interlabor-Reproduzierbarkeit anhand des Vergleichs der Ergebnisse aus dieser Studie mit einem früheren Bericht. Es wurden 45 prioritäre chemische Substanzen entsprechend den regulatorischen Meldeanforderungen des kanadischen Gesundheitsministeriums Health Canada analysiert und die toxikologischen Effekte des Zigarettenrauchs bestimmt. Hierfür wurden die von der CORESTA (Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco) als Standard empfohlenen toxikologischen in-vitro-Testverfahren gemäß den beiden Abrauchverfahren der Internationalen Organisation für Normung (ISO) (normale und intensive Methode) verwendet. Die Ergebnisse der chemischen Analyse und der toxikologischen Standardtests zeigten eine gute Interlabor-Reproduzierbarkeit für die 1R6F als Referenzzigarette. Es gab außerdem einige geringfügige reproduzier-bare Unterschiede zwischen der 1R6F und der 3R4F. Zudem wurde die Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F mithilfe einiger zusätzlicher toxikologischer Tests zur Ermittlung von oxidativem Stress untersucht, da der oxidative Stress ein Hauptendpunkt der Tabakforschung im Bereich der Tabak- und Nikotinabgabeprodukte der nächsten Generation (NGPs, Next Generation Products) ist. Sowohl die 1R6F als auch die 3R4F zeigten bei den Tests auf oxidativen Stress vergleichbare Reaktionen. Insgesamt konnte mit den Ergebnissen aus den chemischen und toxikologischen Standardprüfverfahren für 1R6F eine Interlabor-Reproduzierbarkeit gezeigt werden, was auf eine Eignung von 1R6F als Referenzzigarette hinweist. Zudem konnten im Rahmen der Tests auf oxidativen Stress Erkenntnisse hinsichtlich der Austauschbarkeit von 1R6F und 3R4F gewonnen werden, wenn diese als Vergleich für NGPs eingesetzt werden.

Schlüsselwörter

  • Mainstream cigarette smoke
  • inter-laboratory reproducibility
  • chemical analysis
  • toxicity
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Relationship Between Nicotine Dependence Scores and Nicotine, Cotinine, 3′-Hydroxycotinine and Nicotine Metabolite Ratio in Chinese Male Smokers

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 136 - 144

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Fortgesetztes Rauchen wird vor allem durch die Nikotinabhängigkeit (NA) begünstigt. Diese variiert je nach ethnischer Gruppe hauptsächlich aufgrund von genetischen sowie umweltbedingten Faktoren. Zwei wichtige Methoden zur Bestimmung der NA sind der Fagerström-Test für Nikotinabhängigkeit (FTNA) sowie Biomarker für Tabakexposition. In chinesischen Raucher*innen wurde die Beziehung zwischen NA und FTNA jedoch noch nicht untersucht. Das Ziel der vorliegenden Studie war die Bestimmung der Beziehung zwischen FTNA-Scores und Nikotin, Kotinin, 3′-Hydroxycotinin (3HC) und dem Nikotin-Metaboliten-Verhältnis (NMR, Konzentrationsverhältnis von 3HC zu Kotinin) in chinesischen Raucher*innen. Mithilfe eines selbst auszufüllenden Rauchfragebogens wurde bei 289 Raucher*innen der FTNA durchgeführt und es wurden allgemeine Merkmale erhoben. Parallel wurde die Konzentration an Nikotin, Kotinin und 3HC im Urin mittels Flüssigkeitschromatographie in Verbindung mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) bestimmt. Im Urin von Raucher*innen mit einem hohen FTNA-Score waren die Konzentrationen an Nikotin, Kotinin und 3HC höher als im Urin derjenigen mit einem niedrigen FTNA-Score. Es gab signifikante Korrelationen zwischen den Biomarkern im Urin und den FTNA-Scores. Mit Ausnahme von Frage 2 (Schwierigkeit aufs Rauchen zu verzichten) ergaben sich signifikante Unterschiede bei den Ergebnissen für die Biomarker im Urin und die Scores für die anderen FTNA-Fragen. Abgesehen von Frage 2 (Schwierigkeit auf das Rauchen zu verzichten) wurden signifikante Zusammenhänge zwischen den übrigen Fragen und den Biomarkern im Urin gezeigt. Es wurde keine Beziehung zwischen dem Nikotin-Metaboliten-Verhältnis (NMR, 3′-Hydroxycotinin/Kotinin) und den FTNA-Scores bzw. den allgemeinen Merkmalen der Teilnehmer*innen festgestellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Konzentrationen an Biomarkern für Tabakexposition und die FTNA-Scores signifikant assoziiert sind. Jedoch konnte bei Frage 2 des FTNA sowie beim NMR kein Zusammenhang mit der Nikotinabhängigkeit in chinesischen Raucher*innen gezeigt werden.

Schlüsselwörter

  • Nicotine
  • cotinine
  • 3′-hydroxycotinine
  • nicotine-metabolite ratio
  • nicotine dependence
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Simulation of Heat and Mass Transfer of Cut Tobacco in a Batch Rotary Dryer by Multi-Objective Optimization

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 145 - 155

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Simulation des Trocknungsprozesses bei Schnitttabak im Trommeltrockner im Chargenbetrieb wurden sechs verschiedene Modelle des hygroskopischen Gleichgewichts zur Berechnung der Antriebskraft beim Massetransport ausgewählt. Zudem wurde ein mathematisches Modell des Wärme- und Massetransports numerisch gelöst. Das multi-faktorielle, nichtlineare Problem der Wärme- und Massetransportkoeffizienten wurde durch die Anwendung eines Gewichtungsfaktors optimiert. Aus den Simulationsergebnissen ging hervor, dass der Gewichtungsfaktor r ein wichtiger Parameter bei der Anpassung der Ergebnisse für Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur ist. In der Modell-evaluation erreichten die Indizes mit r bei 0,1 beinahe ihre Minimalwerte. Bei allen sechs Gleichgewichtsmodellen / klassischen Modellen war die Anpassung beim Feuchtigkeitsgehalt besser als bei der Temperatur. Ein Modell (M-Hen/C) war anderen Gleichgewichtsmodellen / klassischen Modellen sowie dem REA-Modell (reaction-engineering approach / Reaktionstechnikansatz) überlegen. Das Ziel der vorliegenden Studie ist ein tieferes Verständnis des Wärmeund Massetransports im Tabaktrocknungsprozess sowie die Schaffung eines theoretischen Rahmens zur besseren Prognose von Temperatur und Feuchtigkeit in verschiedenen Trocknungssituationen.

Schlüsselwörter

  • Cut tobacco
  • drying
  • heat and mass transfer
  • equilibrium moisture content
  • multi-objective optimization
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Numerical Simulation of the Burning Process in a King-Size Cigarette Based on Experimentally Derived Reaction Kinetics

Online veröffentlicht: 31 Dec 2020
Seitenbereich: 156 - 179

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Es wurde ein umfassendes zweidimensionales (2D) mathematisches Modell zur Simulation des Verbrennungsprozesses in einer King-Size-Zigarette vorgeschlagen. Die Eigenschaften dieses Modells umfassten: 1) die Verwendung von kinetischen Modellen für die Verdampfung des Wassers, die Pyrolyse des Tabaks und die Oxidation der Kohle, 2) die Anwendung mathematischer Beziehungen zwischen den Freisetzungsmengen bestimmter Produkte (z.B. “Teer” und CO) und verschiedenen Reaktionsvariablen (z.B. Temperaturen und Sauerstoffkonzentrationen), 3) die Einführung von Masse-, Wärme- und Impulstransport, 4) die Berücksichtigung von Filtrationseffekten des Zigarettenfilters in Bezug auf “Teer”. Diese Eigenschaften wurden in einem System gekoppelter Gleichungen ausgedrückt, die numerisch mit FLUENT gelöst werden können. Mithilfe des Modells konnten Informationen zur Dichte der Kohle, dem Temperaturfeld, dem Strömungsgeschwindigkeitsfeld, den Dichtefeldern von “Teer” und CO und der Filtrationseffizienz ermittelt werden. Die Validierung des Modells erfolgte durch einen Vergleich der Prognosen mit den experimentellen Daten zur Zugzahl, den Temperaturen an spezifischen Punkten, der Filtrationseffizienz und den Ausbeuten an “Teer” und CO bei unterschiedlichen Zugintensitäten. Die berechneten Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Versuchsdaten.

Die prognostizierte Zugzahl lag bei 7,3 – diejenige im Experiment bei 6,8. Der normalisierte mittlere quadratische Fehler (NRMSE) zwischen den experimentellen und prognostizierten Temperaturen an spezifischen Punkten betrug < 18%. Die prognostizierte Filtrationseffizienz für “Teer” lag bei 46,1%, die im Versuch bestimmte Filtrationseffizienz für Nikotin lag bei 44,5%. Die maximale relative Abweichung der Ausbeuten an “Teer” und CO bei unterschiedlichen Zugintensitäten betrug jeweils 8,9% und 10,6%.

Schlüsselwörter

  • Numerical simulation
  • cigarette burning process
  • pyrolysis
  • combustion
  • “tar” and CO release
  • filtration efficiency

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