СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИСТА, СОДЕРЖАЩЕГО ГОМОГЕНИЗИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, СОДЕРЖАЩИЙ АЛКАЛОИДЫ
METHOD FOR PRODUCTION OF SHEET CONTAINING HOMOGENIZED MATERIAL CONTAINING ALKALOIDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу производства листа, содержащего гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, такой как гомогенизированный табачный материал, и к изделию, формирующему аэрозоль, содержащему компонент, полученный из него.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время при изготовлении табачных продуктов, помимо табачных листьев, используют также гомогенизированный табачный материал. Этот гомогенизированный табачный материал обычно изготавливают из частей табачного растения, которые в меньшей степени пригодны для производства резаного наполнителя, таких как, например, табачные стебли или табачная пыль. Как правило, табачная пыль создается в качестве побочного продукта во время обработки табачных листьев во время изготовления.
Исходным материалом для производства гомогенизированного табачного материала для изделия, генерирующего аэрозоль, также главным образом могут быть табачные листья, которые, таким образом, характеризуются таким же размером и физическими свойствами, что и табак для создания смесей резаного наполнителя.
Возможные формы гомогенизированного табачного материала включают восстановленный табачный лист и формованный лист. Процесс формирования листов гомогенизированного табачного материала обычно включает этап, на котором измельченный табак и связующее смешивают для формирования суспензии. Затем суспензию используют для создания табачного полотна или листа, например, посредством литья вязкой суспензии на движущуюся металлическую ленту для производства так называемого формованного листа. Альтернативно суспензия с низкой вязкостью и высоким содержанием воды может быть использована для создания восстановленного табака в процессе, сходном с производством бумаги.
Обычно лист или полотно гомогенизированного табачного материала снимают с движущейся металлической ленты и затем скатывают в рулоны, которые необходимо размотать с целью дальнейшей обработки и включения в качестве субстрата, образующего аэрозоль, в изделие, формирующее аэрозоль.
Может быть желательным усовершенствовать или модифицировать процесс формирования листа, содержащего гомогенизированный табачный материал, с точки зрения его производительности.
Действительно, может быть трудно обращаться с листом, содержащим гомогенизированный табачный материал, и хранить его из-за его консистенции, чувствительности к нагреву, липкости или низкой прочности на разрыв: он легко может быть разорван и, если для обращения с листами применяется слишком большое усилие, листы могут разорваться. Например, может быть трудно удалить лист гомогенизированного табачного материала с движущейся металлической ленты, на которой он расположен, или разматывать его, когда он смотан в рулоны.
Помимо этого, может быть также трудно транспортировать рулоны, содержащие листы гомогенизированных табачных материалов. Более того, их предпочтительно необходимо использовать в течение очень короткого периода времени, поскольку в противном случае обмотки листа гомогенизированных табачных материалов могут слипаться и могут негативно влиять на разматывание. Следовательно, создание резервного запаса таких рулонов также может быть сложной задачей.
В патенте US4823817 (опубл. 25.04.1989) описывается способ, согласно которому табак восстанавливается для получения продукта с частицами табачного наполнителя. Частицы табака, крахмал, связующее и вода подаются в экструдер, условия работы которого таковы, что экструдат в форме листа выпаривают, превращая в пар, что приводит к расширению экструдата. Находясь в пластичной фазе, экструдат подвергается этапу вытяжки. Затем экструдат измельчается до размера частиц. Однако, при этом, экструдат сложно удалять с движущейся ленты, на которой он транспортируется.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Есть необходимость в способе производства листа материала, содержащего алкалоиды, который легко удаляется с движущейся ленты, на которой он транспортируется. Есть необходимость в способе производства листа материала, содержащего алкалоиды, который легко поддается разматыванию с рулона и который, следовательно, обеспечивает возможность непрерывной, постоянной и регулярной подачи материала на устройство, расположенное дальше по ходу потока, так что остальная часть производственной линии может увеличить общий темп производства, таким образом совершенствуя производство.
Настоящее изобретение может удовлетворить по меньшей мере одну из вышеуказанных необходимостей.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения листа, содержащего гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, причем указанный способ включает: формирование смеси, содержащей частицы материала, содержащего алкалоиды и крахмал, и заданное количество первой добавки, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего, при этом количество первой добавки составляет от приблизительно 0,1 весового процента до приблизительно 50 весовых процентов от общего веса смеси; приложение к смеси механической энергии, составляющей по меньшей мере приблизительно 20 ватт-часов на килограмм смеси; комбинирование смеси с заданным количеством второй добавки, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего, для формирования суспензии; и формирование листа из суспензии.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения листа, содержащего гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, причем указанный способ включает: формирование смеси, содержащей частицы материала, содержащего алкалоиды и крахмал, и заданное количество воды, составляющее от приблизительно 0,1 весового процента до приблизительно 50 весовых процентов от общего веса смеси; приложение к смеси механической энергии, составляющей по меньшей мере приблизительно 20 ватт-часов на килограмм смеси; комбинирование смеси с заданным количеством второй добавки, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего, для формирования суспензии; и формирование листа из суспензии.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения листа, содержащего гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, причем указанный способ включает: формирование смеси, содержащей частицы материала, содержащего алкалоиды и крахмал, и первое количество воды, составляющее от приблизительно 0,1 весового процента до приблизительно 50 весовых процентов от общего веса смеси; приложение к смеси механической энергии, составляющей по меньшей мере приблизительно 20 ватт-часов на килограмм смеси; формирование суспензии, комбинируя смесь со вторым количеством воды, составляющим от приблизительно 55 весовых процентов до приблизительно 90 весовых процентов от общего веса суспензии; и формирование листа из суспензии.
В способе по настоящему изобретению образуют смесь, содержащую частицы материала, содержащего алкалоиды и крахмал, и заданное количество первой добавки, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего. В этой смеси количество первой добавки составляет от приблизительно 0,1 процента по весу до приблизительно 50 процентов по весу от общего веса смеси.
К этой смеси прикладывают механическую энергию, составляющую по меньшей мере приблизительно 20 ватт-часов на килограмм смеси. Не ограничиваясь теорией, в этих условиях первая добавка может воздействовать на крахмал, содержащийся в материале, содержащем алкалоиды, и может модифицировать его, так что полученная в результате смесь при комбинировании со второй добавкой, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего, для формирования суспензии может привести к листу, проявляющему улучшенные характеристики в отношении консистенции, чувствительности к нагреву, липкости или прочности на разрыв.
В контексте настоящего документа термин «лист» обозначает слоистый элемент, имеющий длину и длину, по существу превышающие его толщину. Ширина листа составляет предпочтительно более приблизительно 10 миллиметров, более предпочтительно более приблизительно 20 миллиметров или приблизительно 30 миллиметров. Еще более предпочтительно ширина листа составляет от приблизительно 100 миллиметров до приблизительно 300 миллиметров.
«Материал, содержащий алкалоиды» представляет собой материал, который содержит один или более алкалоидов. Алкалоиды могут содержать никотин. Никотин может быть обнаружен, например, в табаке. Материал, содержащий алкалоиды, представляет собой предпочтительно табак.
Алкалоиды представляют собой группу встречающихся в природе химических соединений, которые главным образом содержат основные атомы азота. Эта группа также включает некоторые сопутствующие соединения с нейтральными и даже слабокислотными свойствами. Некоторые синтетические соединения подобной структуры также называют алкалоидами. Помимо углерода, водорода и азота, алкалоиды могут также содержать кислород, серу и реже другие элементы, такие как хлор, бром и фосфор.
Алкалоиды производят с помощью большого ряда организмов, в том числе бактерий, грибков, растений и животных. Их можно очищать из первичных экстрактов этих организмов путем кислотно-основной экстракции. Кофеин, никотин, теобромин, атропин, тубокурарин являются примерами алкалоидов.
В контексте настоящего документа «крахмал» является частью материала, содержащего алкалоиды. Его также можно добавлять независимо.
Крахмал представляет собой полимерный углевод, состоящий из большого количества звеньев глюкозы, соединенных гликозидными связями. Крахмал производится многими зелеными растениями в виде запаса энергии. Это наиболее распространенный углевод в рационах человека, и он содержится в таких растениях, как картофель, пшеница, маис (кукуруза), рис и табак. Он состоит из двух типов полимерных молекул: линейной и спиральной амилозы и разветвленного амилопектина, которые располагаются в растении в виде полукристаллических гранул. В контексте настоящего документа термин «суспензия» обозначает жидкоподобный, вязкий или пастообразный материал, который может содержать эмульсию из другого жидкоподобного, вязкого или пастообразного материала и который может содержать некоторый объем частиц в твердом состоянии при условии, что суспензия все еще проявляет жидкоподобные, вязкие или пастообразные свойства.
В контексте настоящего документа термин «гомогенизированный табачный материал» обозначает материал, образованный путем агломерации сыпучего табака, который содержит никотин, являющийся алкалоидом. Таким образом, материал, содержащий алкалоиды, может представлять собой гомогенизированный табачный материал.
Наиболее широко используемыми формами гомогенизированного табачного материала являются восстановленный табачный лист и формованный лист. Процесс формирования листов гомогенизированного табачного материала обычно включает этап, на котором табачную пыль и связующее смешивают для формирования суспензии. Затем суспензию используют для создания табачного листа. Например, путем формования вязкой суспензии на движущуюся металлическую ленту для производства так называемого формованного листа. Альтернативно суспензия с низкой вязкостью и высоким содержанием воды может быть использована для создания восстановленного табака в процессе, сходном с производством бумаги.
Листовой материал табака может называться восстановленным листовым материалом и быть образован с использованием сыпучего табака (например, восстановленного табака) или табачной сыпучей смеси, увлажнителя и водного растворителя с формированием табачной композиции. Затем эта табачная композиция может подвергаться формованию, экструзии, скатыванию или прессованию с формированием листового материала из табачной композиции. Лист табака может быть образован с использованием влажного процесса, в котором мелкодисперсные табачные частицы используют для изготовления материала, подобного бумаге; или процесса формования листа, в котором мелкодисперсные табачные частицы смешивают вместе со связующим материалом и формуют на движущейся ленте с формированием листа.
Затем лист гомогенизированного табачного материала может скатываться в рулоны, которые необходимо размотать для дальнейшей обработки, чтобы они стали частью, например, изделия, образующего аэрозоль, то есть для включения в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, образующего аэрозоль. В «нагреваемом без сжигания» изделии, генерирующем аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, нагревают до относительно низкой температуры с целью формирования аэрозоля, но предотвращения горения табачного материала. Кроме того, табак, присутствующий в гомогенизированном табачном листе, как правило, представляет собой исключительно табак или содержит большую часть табака, присутствующего в гомогенизированном табачном материале такого «нагреваемого без сжигания» изделия, генерирующего аэрозоль. Это означает, что в основе состава аэрозоля, который генерируется таким «нагреваемым без сжигания» изделием, генерирующим аэрозоль, по существу лежит лишь гомогенизированный табачный материал.
В контексте настоящего документа термин «материал, образующий аэрозоль» обозначает материал, который способен при нагреве выделять летучие соединения для генерирования аэрозоля. Табак вместе с другими соединениями может классифицироваться как материал, образующий аэрозоль, в частности, как лист гомогенизированного табака, содержащий вещество для формирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, образующий аэрозоль, или состоять из него.
Свойства гомогенизированного табачного материала могут влиять на процесс формирования листа, содержащего последний.
Действительно, в целом гомогенизированный табачный материал является «клейким», то есть он приклеивается к смежным объектам, и в то же время является довольно хрупким с относительно низкой прочностью на разрыв. Не ограничиваясь теорией, полагают, что такие свойства могут быть обусловлены наличием связующего и вещества для формирования аэрозоля, такого как гуар и глицерин, в гомогенизированном табачном материале.
Согласно способу по настоящему изобретению производят лист материала, содержащего алкалоиды.
Образуют смесь из частиц материала, содержащего алкалоиды и крахмал, и заданного количества первой добавки, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего.
В этой смеси количество первой добавки составляет от приблизительно 0,1 весового процента до приблизительно 50 весовых процентов от общего веса смеси. Вес первой добавки составляет от 0,1 до 50 процентов от общего веса смеси.
Предпочтительно отношение по весу (то есть отношение между весом первой добавки и весом крахмала в смеси) между объемом первой добавки и объемом крахмала материала, содержащего алкалоиды, в смеси составляет от приблизительно 2 до приблизительно 80.
Предпочтительно объем первой добавки составляет от приблизительно 5 весовых процентов до приблизительно 40 весовых процентов от общего веса смеси, более предпочтительно от приблизительно 10 процентов до 30 процентов.
Смесь может содержать более одной первой добавки из вышеупомянутой группы. Предпочтительно частицы и первую добавку смешивают с помощью любого известного инструмента.
Предпочтительно первая добавка представляет собой воду. Объем воды в смеси по весу от общего веса смеси предпочтительно составляет от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов, более предпочтительно от приблизительно 10 процентов до приблизительно 20 процентов, еще более предпочтительно от приблизительно 10 процентов до приблизительно 18 процентов.
К этой смеси затем прикладывают механическую энергию, составляющую по меньшей мере приблизительно 20 ватт-часов на килограмм смеси.
Энергию прикладывают любыми известными способами, например, путем перемешивания, смешивания или другими способами.
В этих условиях первая добавка воздействует на крахмал, содержащийся в материале, содержащем алкалоиды, и, возможно, модифицирует его. Без желания ограничиться какой-либо конкретной теорией, первая добавка может взаимодействовать с полимерами амилозы и амилопектина крахмала и может модифицировать его кристаллическую и зернистую структуру.
Таким способом крахмал модифицирует характеристики полученной в результате смеси, которую затем комбинируют со второй добавкой, содержащей компонент, выбранный из группы, состоящей из воды, вещества для формирования аэрозоля и связующего, для формирования суспензии. Затем образуют лист из суспензии, причем этот лист, возможно, проявляет характеристики консистенции, чувствительности к нагреву, липкости или прочности на разрыв, которые оптимальны для использования в качестве компонента в изделии, генерирующем аэрозоль. В частности, лист может иметь улучшенную прочность на разрыв, или лучшую теплостойкость, или меньшую липкость, или лучшую консистенцию по сравнению с листом, образованным той же самой суспензией, но где компонент в виде крахмала материала, содержащего алкалоиды, не взаимодействовал в конкретных условиях приложенной механической энергии с заданным количеством первой добавки до формирования листа.
Предпочтительно вторую добавку добавляют после приложения к смеси механической энергии.
Предпочтительно формирование суспензии включает комбинирование смеси с заданным количеством воды, составляющим от приблизительно 55 весовых процентов до приблизительно 90 весовых процентов от общего веса суспензии. Вода может быть второй добавкой, или она может быть добавлена вместе с дополнительной второй добавкой.
Предпочтительно этап формирования суспензии включает смешивание второй добавки со смесью.
Кроме того, лист может проявлять лучшие свойства поверхности, такие как более гладкая поверхность с меньшим количеством дефектов по сравнению с листом, образованным той же самой суспензией, но где материал, содержащий алкалоиды, не взаимодействовал в конкретных условиях приложенной механической энергии с заданным количеством первой добавки до формирования листа.
Кроме того, та же самая суспензия может проявлять оптимальные свойства в отношении своей вязкости и плотности, которые также могут оставаться стабильными во времени.
Предпочтительно частицы материала, содержащего алкалоиды, имеют средний размер, составляющий от приблизительно 0,02 миллиметра до приблизительно 0,3 миллиметра. Более предпочтительно средний размер составляет от приблизительно 0,05 миллиметра до приблизительно 0,2 миллиметра.
Средний размер от приблизительно 0,02 миллиметра до приблизительно 0,3 миллиметра является размером, при котором клетки табака могут разрушаться по меньшей мере частично. Использование материала, содержащего алкалоиды, имеющие такой средний размер, преимущественно приводит к гладкой и однородной суспензии на этапах обработки дальше по ходу потока материала, содержащего алкалоиды.
Предпочтительно первая добавка содержит воду.
Предпочтительно первая добавка содержит связующее.
Связующее, используемое в качестве первой добавки, может представлять собой любое из камедей или пектинов, описанных в настоящем документе ниже. Для наглядного обзора камедей, которые могут использоваться в качестве связующего, см. Gums And Stabilizers For The Food Industry, IRL Press (G.O. Phillip et al. eds. 1988); Whistler, Industrial Gums: Polysaccharides And Their Derivatives, Academic Press (2d ed. 1973); и Lawrence, Natural Gums For Edible Purposes, Noyes Data Corp. (1976).
Хотя может использоваться любое связующее, предпочтительные связующие представляют собой натуральные пектины, такие как фруктовые, цитрусовые или табачные пектины; гуаровые камеди, такие как гидроксиэтилгуар и гидроксипропилгуар; камеди бобов рожкового дерева, такие как гидроксиэтиловая и гидроксипропиловая камедь бобов рожкового дерева; альгинат; крахмалы, такие как модифицированные или дериватизированные крахмалы; целлюлозы, такие как метил, этил, этилгидроксиметил и карбоксиметилцеллюлоза; тамариндовую камедь; декстран; пуллалон; конжаковую муку; ксантановую камедь и т. п. Особенно предпочтительным связующим для использования в первой добавке является гуар.
Предпочтительно первая добавка содержит вещество для формирования аэрозоля.
Подходящие вещества для формирования аэрозоля в качестве первой добавки известны из уровня техники и включают, но без ограничения: одноатомные спирты, такие как ментол, многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.
Примерами предпочтительных веществ для формирования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Предпочтительно этап формирования смеси включает добавление редуцирующего сахара в объеме, составляющем от приблизительно 2 весовых процентов до приблизительно 30 весовых процентов в пересчете на сухой вес смеси, более предпочтительно от приблизительно 5 весовых процентов до приблизительно 25 весовых процентов в пересчете на сухой вес смеси, более предпочтительно от приблизительно 10 весовых процентов до приблизительно 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес смеси и еще более предпочтительно от приблизительно 11 весовых процентов до приблизительно 14 весовых процентов в пересчете на сухой вес смеси.
Редуцирующий сахар может модифицировать материал, содержащий алкалоиды, когда механическую энергию прикладывают к смеси, так что полученный в результате материал имеет отличающиеся характеристики по сравнению с материалом, содержащим алкалоиды, в который не был добавлен редуцирующий сахар, с точки зрения состава материала, содержащего алкалоиды. Эти отличия влияют на конечные характеристики листа.
Возможно, происходит реакция между редуцирующим сахаром и материалом, содержащим алкалоиды, в частности, если в последнем содержатся соединения, содержащие аммиак и аммоний. Эта реакция модифицирует состав материала, содержащего алкалоиды, так что полученный в результате материал имеет меньшее количество соединений, содержащих аммиак или аммоний, по сравнению с материалом, содержащим алкалоиды, в который не был добавлен редуцирующий сахар, так что аэрозоль, сгенерированный из указанного материала, по этой причине может проявлять желаемые или отличающиеся характеристики, например, с точки зрения аромата.
Оказалось, что этот объем редуцирующего сахара является оптимальным для получения желаемых характеристик в конечном продукте. Например, может быть получен желаемый уровень содержания аммиака.
Предпочтительно редуцирующий сахар выбирают из глюкозы, фруктозы, ксилозы, рибозы, галактозы и их смесей. Более предпочтительно редуцирующий сахар представляет собой глюкозу, фруктозу и их смеси.
Предпочтительно редуцирующий сахар смешивают с материалом, содержащим алкалоиды, в форме порошка, в жидкой форме или в форме суспензии.
Материал, содержащий алкалоиды, может быть в любой желаемой форме до смешивания с редуцирующими сахарами.
Предпочтительно количество первой добавки составляет от приблизительно 10 весовых процентов до приблизительно 70 весовых процентов в пересчете на сухой вес компонента в виде крахмала материала, содержащего алкалоиды, более предпочтительно от приблизительно 20 весовых процентов до приблизительно 60 весовых процентов в пересчете на сухой вес компонента в виде крахмала материала, содержащего алкалоиды, еще более предпочтительно от приблизительно 30 весовых процентов до приблизительно 50 весовых процентов в пересчете на сухой вес компонента в виде крахмала материала, содержащего алкалоиды.
Предпочтительно к смеси прикладывают механическую энергию, составляющую по меньшей мере приблизительно 50 ватт-часов на килограмм смеси, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 100 ватт-часов на килограмм смеси, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 150 ватт-часов на килограмм смеси, более предпочтительно составляющую от приблизительно 150 ватт-часов на килограмм смеси до приблизительно 350 ватт-часов на килограмм смеси, более предпочтительно от приблизительно 200 ватт-часов на килограмм смеси до приблизительно 300 ватт-часов на килограмм смеси и еще более предпочтительно от приблизительно 225 ватт-часов на килограмм смеси до приблизительно 275 ватт-часов на килограмм смеси.
Предпочтительно прилагаемая механическая энергия составляет менее чем приблизительно 350 ватт-часов на килограмм смеси во избежание или для сведения к минимуму потери никотина.
Предпочтительно этап приложения к смеси механической энергии включает: экструзию смеси.
Экструзия представляет собой процесс, используемый для создания объектов, проталкивающих материал, в этом случае вышеупомянутой смеси, через головку желаемого поперечного сечения. Смесь в головке подвергается воздействию сжимающего и сдвигающего напряжений. Вследствие этого смесь выталкивается из впускного отверстия в выпускное отверстие экструдера, при этом существенно поглощая энергию.
Экструзия является предпочтительным способом приложения механической энергии к смеси и может способствовать улучшению взаимодействия первой добавки с компонентом в виде крахмала материала, содержащего алкалоиды.
Предпочтительно этап приложения механической энергии выполняют при температуре, которая ниже приблизительно 190 градусов Цельсия или равняется им, более предпочтительно которая составляет от приблизительно 30 градусов Цельсия до приблизительно 190 градусов Цельсия. Более предпочтительно максимальная температура, достигаемая во время этапа приложения энергии, составляет от приблизительно 140 градусов Цельсия до приблизительно 190 градусов Цельсия, еще более предпочтительно от приблизительно 175 градусов Цельсия до приблизительно 185 градусов Цельсия.
Температура экструзии может влиять на взаимодействие между первой добавкой и крахмалом, содержащимся в материале, содержащем алкалоиды. Оказалось, что температура экструзии в экструдере является оптимальной для получения взаимодействия между первой добавкой и крахмалом, содержащимся в материале, содержащем алкалоиды.
Другие условия обработки, такие как время экструзии при экструзии, могут также быть учитываемыми факторами, поскольку это также может влиять на взаимодействие между первой добавкой и крахмалом материала, содержащего алкалоиды.
Предпочтительно этап приложения механической энергии выполняют в течение времени приложения, составляющего от приблизительно 10 секунд до приблизительно 80 секунд, более предпочтительно от приблизительно 10 секунд до приблизительно 60 секунд, более предпочтительно от приблизительно 15 секунд до приблизительно 50 секунд, более предпочтительно от приблизительно 20 секунд до приблизительно 30 секунд и еще более предпочтительно от приблизительно 22 секунд до приблизительно 27 секунд.
В способе по настоящему изобретению вторая добавка может быть такой же, как первая добавка, или может отличаться от нее.
Предпочтительно вторая добавка содержит воду.
Предпочтительно вторая добавка содержит связующее. Предпочтительно связующее, используемое во второй добавке, может представлять собой любое из камедей или пектинов, описанных выше применительно к первой добавке. Особенно предпочтительным связующим для использования во второй добавке является гуар.
Предпочтительно вторая добавка содержит вещество для формирования аэрозоля. Предпочтительно вещество для формирования аэрозоля, используемое во второй добавке, может представлять собой любое из веществ для формирования аэрозоля, описанных выше применительно к первой добавке. Примерами предпочтительных веществ для формирования аэрозоля во второй добавке являются глицерин и пропиленгликоль.
Предпочтительно количество второй добавки составляет от приблизительно 200 весовых процентов до приблизительно 550 весовых процентов в пересчете на сухой вес суспензии, более предпочтительно от приблизительно 200 весовых процентов до приблизительно 500 весовых процентов в пересчете на сухой вес суспензии.
Предпочтительно суспензия содержит частицы материала, содержащего алкалоиды, в количестве, составляющем от приблизительно 45 процентов до приблизительно 93 процентов в пересчете на сухой вес. Более предпочтительно суспензия содержит частицы материала, содержащего алкалоиды, в количестве, составляющем от приблизительно 65 процентов до приблизительно 83 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно суспензия содержит связующее в количестве, составляющем от приблизительно 1 процента до приблизительно 10 процентов в пересчете на сухой вес. Более предпочтительно суспензия содержит связующее в количестве, составляющем от приблизительно 4 процентов до приблизительно 8 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно суспензия содержит вещество для формирования аэрозоля в количестве, составляющем от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес. Более предпочтительно суспензия содержит вещество для формирования аэрозоля в количестве, составляющем от приблизительно 15 процентов до приблизительно 25 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно суспензия содержит воду в количестве, составляющем от приблизительно 150 процентов до приблизительно 500 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно содержание воды в суспензии составляет от приблизительно 10 весовых процентов до приблизительно 90 весовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 20 весовых процентов до приблизительно 80 весовых процентов, еще более предпочтительно от приблизительно 40 весовых процентов до приблизительно 80 весовых процентов, еще более предпочтительно от приблизительно 60 процентов до приблизительно 80 процентов до этапа формирования листа.
Предпочтительно в способе по настоящему изобретению этап формирования суспензии включает: гомогенизирование суспензии.
Предпочтительно в способе по настоящему изобретению этап гомогенизирования суспензии выполняют при температуре от приблизительно 20 градусов Цельсия до приблизительно 60 градусов Цельсия, более предпочтительно от приблизительно 25 градусов Цельсия до приблизительно 55 градусов Цельсия.
Предпочтительно способ по настоящему изобретению включает добавление волокон целлюлозы в материал, содержащий алкалоиды.
Волокна целлюлозы могут быть введены в суспензию. Введение волокон целлюлозы в суспензию обычно повышает прочность на разрыв материала, содержащего алкалоиды, действуя в качестве упрочняющего вещества. Поэтому добавление волокон целлюлозы может увеличить упругость материала, содержащего алкалоиды.
Волокна целлюлозы для добавления в материал, содержащий алкалоиды, такой как гомогенизированный табачный материал, известны из уровня техники и включают, но без ограничения: волокна древесины мягких пород, волокна древесины твердых пород, джутовые волокна, льняные волокна, табачные волокна и их комбинацию. В дополнение к превращению в волокнистую массу волокна целлюлозы могут быть подвергнуты подходящим обработкам, таким как очистка, механическое превращение в волокнистую массу, химическое превращение в волокнистую массу, отбеливание, сульфатное превращение в волокнистую массу и их комбинация.
Волокна целлюлозы могут включать табачные материалы из стеблей, черешки или другие растительные табачные материалы. Предпочтительно волокна целлюлозы, такие как древесные волокна, характеризуются низким содержанием лигнина. Альтернативно волокна, такие как растительные волокна, можно использовать либо с вышеуказанными волокнами, либо как альтернативу им, включая пеньку и бамбук.
Длина волокон целлюлозы преимущественно составляет от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 4 миллиметров. Предпочтительно средняя длина на единицу веса волокон целлюлозы составляет от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 3 миллиметров.
Кроме того, предпочтительно объем волокон целлюлозы, добавленных в материал, содержащий алкалоиды, в дополнение к волокнам целлюлозы, уже присутствующим в последнем, составляет от приблизительно 1 процента до приблизительно 7 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса суспензии.
Предпочтительно способ по настоящему изобретению включает этап добавления дополнительного материала, содержащего алкалоиды, в суспензию.
Предпочтительно этап формирования листа из суспензии включает: формование суспензии в лист.
Предпочтительно способ по настоящему изобретению включает этап сушки листа, содержащего гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды.
Предпочтительно лист, содержащий гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, имеет содержание воды от приблизительно 7 весовых процентов до приблизительно 15 весовых процентов после сушки.
Предпочтительно лист, содержащий гомогенизированный материал, содержащий алкалоиды, содержит материал, содержащий алкалоиды, в количестве, составляющем от приблизительно 45 процентов до приблизительно 93 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно материал, содержащий алкалоиды, представляет собой гомогенизированный табачный материал. В таком случае алкалоиды, содержащиеся в материале, могут содержать никотин.
Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к изделию, формирующему аэрозоль, содержащему компонент, полученный способом согласно первому аспекту настоящего изобретения.
Преимущества второго аспекта уже были изложены со ссылкой на первый аспект и не будут повторяться в настоящем документе.
Изделия, образующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут быть в форме сигарет с фильтром или других курительных изделий, в которых табачный материал сгорает с формированием дыма. Настоящее изобретение дополнительно охватывает изделия, в которых табачный материал нагревают для формирования аэрозоля, а не сжигают, и изделия, в которых никотинсодержащий аэрозоль генерируется из табачного материала без сжигания или нагрева.
Изделия, образующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут представлять собой целые, собранные изделия, образующие аэрозоль, или компоненты изделий, образующих аэрозоль, которые скомбинированы с одним или более другими компонентами для предоставления собранного изделия для производства аэрозоля, такими как, например, расходуемая часть нагреваемого курительного устройства.
Изделие, формирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый в легкие пользователя через рот пользователя. Изделие, формирующее аэрозоль, может напоминать традиционное курительное изделие, такое как сигарета, и может содержать табак. Изделие, формирующее аэрозоль, может быть одноразовым. Изделие, формирующее аэрозоль, может альтернативно быть частично многоразовым и содержать возобновляемый или заменяемый субстрат, образующий аэрозоль.
Изделие, формирующее аэрозоль, может также содержать сгорающую сигарету. В предпочтительных вариантах осуществления изделие, формирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, формирующее аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Изделие, формирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Изделие, формирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно около 30 миллиметров до приблизительно около 100 миллиметров. Изделие, формирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно около 5 миллиметров до приблизительно около 12 миллиметров.
Во всех аспектах настоящего изобретения предпочтительно материал, содержащий алкалоиды, представляет собой гомогенизированный табачный материал. В таком случае алкалоиды, содержащиеся в материале, могут содержать никотин.
Гомогенизированный табачный лист содержит табачные частицы, измельченные из табачных листьев (например, табачного стебля и листовой пластинки).
Гомогенизированный табачный лист может также содержать незначительное количество одного или более из табачной пыли, тонкоизмельченного табака и других побочных продуктов табака в форме частиц, образующихся во время обработки, перемещения и отгрузки табака.
Табак, присутствующий в гомогенизированном табачном материале, может составлять основную часть табака или даже по существу общий объем табака, присутствующего в изделии, генерирующем аэрозоль.
Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
на фиг. 1 показана технологическая схема способа производства листа, содержащего гомогенизированный табачный материал, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан схематический вид сбоку экструдера, используемого для производства подвергнутой экструзии смеси; и
на фиг. 3 показан температурный профиль экструдера, используемого для производства подвергнутой экструзии смеси.
ПОДОРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
С первоначальной ссылкой на фиг. 1 представлен способ производства листа гомогенизированного материала, содержащего алкалоиды, согласно настоящему изобретению.
На первом этапе 100 образуют смесь из частиц материала, содержащего алкалоиды, редуцирующего сахара и первой добавки. Материал, содержащий алкалоиды, представляет собой табачный материал, содержащий никотин, являющийся алкалоидом. Кроме того, табак содержит крахмал. Редуцирующий сахар представляет собой фруктозу. Первая добавка представляет собой воду.
Предпочтительно смесь содержит (в процентах по весу от общей смеси):
64-82% табачного порошка;
8-18% добавленного сахара;
10-18% добавленной воды.
Способ включает дополнительный этап 101, на котором на смесь подают энергию, в частности, например, в экструдере 200 (представленном на фиг. 2), содержащем вход 201 и выход 202. В экструдере 200 смесь перемещается вдоль направления экструзии, определенного между входом 201 и выходом 202, указанного на фиг. 2 стрелкой 203, и ее подвергают термомеханической обработке.
Предпочтительно прикладывают механическую энергию, составляющую от приблизительно 180 до приблизительно 435 ватт-часов на килограмм смеси. Более предпочтительно механическая энергия составляет от приблизительно 225 ватт-часов на килограмм смеси до приблизительно 275 ватт-часов на килограмм смеси.
Во время приложения энергии, например, в экструдере, редуцирующий сахар предпочтительно вступает в реакцию с соединениями, содержащими аммиак и аммоний, табачного материала. Кроме того, также крахмал, присутствующий в табаке, вступает в реакцию с водой.
На фиг. 3 показан схематический температурный профиль вдоль направления экструзии 203 процесса экструзии способа по настоящему изобретению. Экструзия является возможным примером приложения энергии.
Этап 101 по фиг. 1 включает подэтап 301, на котором смесь загружают в экструдер 200.
После подэтапа 301 этап 101 включает дополнительный подэтап 302 нагрева смеси, присутствующей внутри экструдера 200, до первой температуры, которая ниже приблизительно 190 градусов Цельсия или равняется им. Предпочтительно первая температура составляет от приблизительно 90 градусов Цельсия до приблизительно 190 градусов Цельсия, более предпочтительно от приблизительно 140 градусов Цельсия до приблизительно 190 градусов Цельсия, еще более предпочтительно от приблизительно 175 градусов Цельсия до приблизительно 185 градусов Цельсия. Предпочтительно нагрев осуществляют в первой части 204 экструдера 200. Предпочтительно время пребывания в первой части экструдера составляет от приблизительно 18 секунд до приблизительно 22 секунд.
После подэтапа 302 нагрева смеси до первой температуры предпочтительно выполняют дополнительный подэтап 303 охлаждения смеси, присутствующей внутри экструдера 200, с первой температуры до второй температуры, которая ниже приблизительно 70 градусов Цельсия или равняется им. Предпочтительно вторая температура составляет от приблизительно 30 градусов Цельсия до приблизительно 70 градусов Цельсия, более предпочтительно от приблизительно 35 градусов Цельсия до приблизительно 50 градусов Цельсия, еще более предпочтительно от приблизительно 35 градусов Цельсия до приблизительно 45 градусов Цельсия. Предпочтительно охлаждение осуществляют во второй части 205 экструдера 200 дальше по ходу потока относительно первой части 204 экструдера 200 в направлении экструзии 203. Предпочтительно время пребывания во второй части 205 экструдера составляет от приблизительно 18 секунд до приблизительно 22 секунд.
Как показано на фиг. 3, этап 101 экструзии может включать выдерживание смеси при первой температуре предпочтительно внутри первой части 204 экструдера 200 в течение некоторого времени пребывания до этапа охлаждения смеси. Предпочтительно это время пребывания составляет от приблизительно 6 секунд до приблизительно 40 секунд. Более предпочтительно это время пребывания составляет от приблизительно 7 секунд до приблизительно 11 секунд.
После подэтапа 303 охлаждения смеси с первой температуры до второй температуры выполняют дополнительный этап 304 выгрузки смеси при второй температуре из экструдера 200. Благодаря этому табачная смесь содержит меньшее количество соединений, содержащих аммиак и аммоний, по сравнению с табачным материалом до процесса экструзии. Кроме того, крахмал мог вступать в реакцию с водой.
Подвергнутая экструзии смесь предпочтительно имеет следующие характеристики: табачный порошок остается таким же, однако суспензия содержит (в процентах по весу)
5-8% воды,
2-6% сахара (они вступали в реакцию с аммиаком).
После этапа 101 экструзии подвергнутую экструзии смесь используют на последующем этапе 102 получения суспензии.
До или во время этапа 102 получения суспензии способ по настоящему изобретению может включать два дополнительных этапа: этап 103 получения волокнистой массы, на котором волокна 5 целлюлозы и воду 6 превращают в волокнистую массу для однородного распределения и очищения волокон в воде, и этап 104 получения суспензии, на котором предварительно смешивают вещество 7 для формирования аэрозоля и связующее 8. Предпочтительно вещество 7 для формирования аэрозоля содержит глицерол, а связующее 8 содержит гуар. Преимущественно этап 104 получения суспензии включает предварительное смешивание гуара и глицерола без введения воды.
Этап 102 получения суспензии предпочтительно включает перемещение предварительно смешанного раствора вещества для формирования аэрозоля и связующего в смесительный резервуар для суспензии и перемещение волокнистой массы в смесительный резервуар для суспензии. Кроме того, этап получения суспензии включает дозирование подвергнутого экструзии табачного порошка, покидающего экструдер, в смесительный резервуар для суспензии с волокнистой массой и гуар-глицероловой суспензией. Также может быть добавлен дополнительный табачный порошок. Более предпочтительно этот этап также включает обработку суспензии с помощью смесителя с высоким усилием сдвига для обеспечения однородности и гомогенности суспензии.
Предпочтительно этап 102 получения суспензии также включает этап добавления воды, на котором воду добавляют в суспензию для получения желаемых вязкости и содержания воды.
Предпочтительно суспензия имеет следующий состав.
Смесь, выходящую из экструдера, смешивают с волокнами целлюлозы. Полученную смесь смешивают с (предварительно смешанными гуаровой камедью и глицерином) и водой для получения следующей суспензии (в процентах по весу):
15-30% табачной смеси, полученной в результате процесса экструзии;
65-75% воды;
0,5-1,5% добавленных волокон целлюлозы;
0,1-1% гуаровой камеди;
2-7% глицерина.
С целью формирования листа, содержащего гомогенизированный табачный материал, предпочтительно суспензию, сформированную согласно этапу 102, формуют на этапе 105 формования. Предпочтительно этот этап 105 формования включает транспортировку суспензии на установку для формования и формование суспензии с получением листа, имеющего гомогенную и равномерную толщину на опоре. Предпочтительно во время формования толщину, содержание воды и плотность сформованного листа контролируют сразу после формования и более предпочтительно также непрерывно отслеживают и контролируют с обратной связью при помощи устройств измерения суспензии в течение всего процесса.
Гомогенизированный сформованный лист затем высушивают на этапе 106 сушки, который включает равномерную и аккуратную сушку сформованного листа, например, в ленточной сушилке из нержавеющей стали непрерывного действия. Ленточная сушилка из нержавеющей стали непрерывного действия может содержать отдельно контролируемые зоны. Предпочтительно этап сушки включает отслеживание температуры сформованного листа в каждой зоне сушки для обеспечения аккуратного профиля сушки в каждой зоне сушки и нагрева опоры, где образуют гомогенизированное сформованное полотно. Предпочтительно профиль сушки представляет собой так называемый TLC-профиль сушки.
В конце этапа 106 сушки полотна выполняют этап отслеживания (не показан) для измерения содержания влаги и количества дефектов, присутствующих в высушенном полотне.
Лист, содержащий гомогенизированный табак, который был высушен до целевого содержания воды, затем снимают с движущейся стальной ленты и предпочтительно наматывают на этапе 107 наматывания, например, с формированием отдельного большого рулона. Благодаря улучшенным характеристикам листа, содержащего гомогенизированный табак, согласно настоящему изобретению его легко снимать или затем разматывать с большого рулона без значительного разрушения листа, что повышает производительность всего процесса. Этот большой рулон можно затем легко использовать для выполнения производства рулонов меньшего размера путем разрезания в продольном направлении и при помощи процесса формирования рулонов малого размера. Рулон меньшего размера можно затем использовать для производства изделия, генерирующего аэрозоль (не показано).