ЖИДКИЕ ТАБАЧНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
LIQUID TOBACCO COMPOSITIONS

Настоящее изобретение относится к ожиженному табаку, в частности табаку, растворенному в ионной жидкости, и регенерации ожиженного табака в твердые табачные продукты.
Были проведены обстоятельные исследования табака и компонентов табака. Во многих случаях было определено, что желательно снижать уровни содержания определенных компонентов, таких как специфические для табака нитрозамины, в конечном табачном продукте. Современные способы снижения уровней содержания таких компонентов табака включают выдерживание табака с растворителем, в котором компоненты растворимы, для экстракции компонентов из табака. Однако такие способы оказываются неэффективными вследствие, по меньшей мере частично, плохого проникновения растворителя в табак или из-за неспособности полностью экстрагировать компоненты, связанные с нерастворимыми частями табака, такими как целлюлоза. Было бы желательным более эффективное удаление компонентов табака, таких как специфические для табака нитрозамины.
Однако повышенная действенность или эффективность удаления таких компонентов может иметь результатом удаление желательных компонентов табака или может оказывать негативное влияние на желательные физические или химические свойства табака. Соответственно этому, может быть желательным получение табака или табачных продуктов, имеющих уменьшенные количества избранных компонентов, в то же время с сохранением желательных компонентов или характеристик.
Как здесь описывается, табак полностью или частично растворяют в растворителе, таком как ионная жидкость. Когда табак растворен, избранные компоненты табака могут быть удалены. Как только избранные компоненты удалены, табак может быть регенерирован. Компоненты и характеристики регенерированного табачного материала могут контролироваться для получения табака или табачных изделий с желательными характеристиками.
Растворы или суспензии полностью или частично растворенного табака могут обеспечивать одно или более преимуществ сравнительно с твердыми частицами табака. Например, и как было описано выше, может быть расширена возможность удаления избранных компонентов табака. Такие растворы или суспензии могут дополнительно или альтернативно создавать условия для более тщательного химического анализа компонентов табака, каковой анализ в настоящее время ограничен твердыми частицами, которые подвергают сжиганию или экстракции.
Регенерация табака из таких растворов или суспензий также может обеспечивать одно или более преимуществ сравнительно с табаком, который не растворен. В качестве примера, физические или химические свойства полученного табака, такие как размер, форма, вкус и т.д., могут контролироваться условиями процесса регенерации, позволяя получать табак или табачные изделия с точно заданными свойствами.
Табак может быть растворен в любом подходящем растворителе. Было найдено, что ионные жидкости могут служить в качестве пригодных растворителей для полного или частичного растворения табака, в том числе целлюлозных компонентов табака. В качестве растворителя для растворения табака может быть использована любая подходящая ионная жидкость. Как применяемая здесь, «ионная жидкость» представляет собой ионное соединение в жидком состоянии. Ионное соединение может быть соединением, имеющим положительно и отрицательно заряженные частицы, таким как N-метилморфолин-N-оксид (NMMO) или соль. Пригодные ионные жидкости типично имеют температуры плавления около 150°С или менее, такие как около 100°С или менее. В вариантах исполнения ионная жидкость имеет температуру плавления около 40°С или менее, такую как около 25°С или менее, около 23°С или менее, около 20°С или менее, около 15°С или менее, около 10°С или менее, около 5°С или менее, около 0°С или менее, около -10°С или менее, около -20°С или менее, или около -30°С или менее. Ионные жидкости обычно представляют собой жидкости в широком диапазоне температур от температуры плавления до температуры разложения. Ионные жидкости предпочтительно представляют собой жидкости при комнатной температуре, то есть имеют температуру плавления ниже, чем примерно комнатная температура, которую типично считают составляющей между около 20°С и около 25°С. Более предпочтительно, ионные жидкости являются жидкостями при температурах на 10°С или более ниже комнатной температуры, таких как примерно на 15°С ниже или примерно на 10°С ниже. Наиболее предпочтительно, ионные жидкости представляют собой жидкости при температуре ниже около 0°С, такой как ниже около -10°С или ниже около -20°С. В порядке примера, одна пригодная ионная жидкость, ацетат 1-этил-3-метилимидазолия, имеет температуру плавления около -20°С.
1
2
3
4
Во многих вариантах исполнения ионные жидкости представляют собой соли. Примеры катионных фрагментов солевых ионных жидкостей включают циклические и ациклические катионы. Циклические катионы включают пиридиний, имидазолий и имидазол. Ациклические катионы включают катионы четвертичного алкиламмония и четвертичного алкилфосфония. Заместители (то есть R-группы) в катионах могут представлять собой С-, С-, С- и С-группы, которые могут быть насыщенными или ненасыщенными. Солевая ионная жидкость может иметь любой подходящий противоанион. В вариантах исполнения противоанионы катионного фрагмента выбирают из группы, состоящей из галогена, псевдогалогена и карбоксилата. Карбоксилаты включают ацетат, цитрат, малат, малеинат, формиат и оксалат. Галогены включают хлорид, бромид, хлорид цинка/холинхлорид, хлорид 3-метил-N-бутилпиридиния и хлорид бензилдиметил(тетрадецил)аммония.
Примеры соединений, которые представляют собой ионные жидкости и которые могут быть использованы для растворения табака, включают, но не ограничиваются таковыми, NMMO, хлорид 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-аллил-3-метилимидазолия, хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, метансульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, диэтилфосфат 1-этил-3-метилимидазолия, диметилфосфат 1,3-диметилимидазолия, ацетат 1-этил-3-метилимидазолия, хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия, метилкарбонат 1-бутил-3-метилимидазолия и метилсульфат трис-(2-гидроксиэтил)-метиламмония.
Табак может быть растворен, полностью или частично, в ионной жидкости при любой подходящей концентрации, для получения жидкой табачной композиции. Как используемая здесь, «жидкая табачная композиция» представляет собой жидкостную композицию, которая имеет по меньшей мере некоторое количество табака, включая целлюлозные компоненты, в полностью растворенном состоянии. В вариантах исполнения жидкая табачная композиция включает более чем около 1% табака по весу, такое количество, как более чем около 2% по весу или более чем около 5% по весу. В вариантах исполнения жидкая табачная композиция включает менее чем около 90% по весу табака, такое количество, как менее около 75% по весу табака, менее около 50% по весу табака или менее около 30% по весу табака. В вариантах исполнения жидкая табачная композиция включает от около 1% до около 90% по весу табака, такое количество, как от около 5% до около 25% по весу табака или около 10% по весу табака. Как применяемый здесь, «табак» означает листья, черешки или прочие части любого из нескольких растений, принадлежащих к роду Nicotiana, таких как вид N. tabacum, или побочные продукты, образованные во время обмолота табачного листа или во время изготовления табачных изделий. Табак предпочтительно включает листья, черешки или листья и черешки.
Табак необязательно может быть высушен перед растворением его в ионной жидкости. Табак может быть высушен любым подходящим способом, таким как нагревание для облегчения испарения, лиофильная сушка или тому подобным. В вариантах исполнения содержание в весовых процентах табака, растворенного в ионной жидкости, рассчитывают на основе сухого веса табака.
Табак может быть размолот, разрезан, раздроблен или тому подобным образом измельчен для облегчения растворения в ионной жидкости. Полученная композиция, включающая табак и ионную жидкость, может быть подвергнута обработке с нагреванием, перемешиванием, облучением ультразвуком или тому подобным путем, для содействия растворению табака в ионной жидкости. При данном комплексе условий, таких как размер частиц табака, весовое процентное содержание, температура, перемешивание или тому подобные, с данной ионной жидкостью, табак будет полностью растворен на протяжении данного периода времени.
В вариантах исполнения табак частично растворен в ионной жидкости. Частичное растворение может быть получено вариацией температуры, продолжительности, условий перемешивания и т.д. жидкой табачной композиции. Табак может быть частично растворен до любой подходящей или желательной степени. Например, табак может быть растворен в течение периода времени, эквивалентного примерно 10% или менее продолжительности времени, необходимого для полного растворения при данном наборе условий. В вариантах исполнения табак может быть растворен в течение количества времени, эквивалентного около 20% или менее, около 30% или менее, около 40% или менее, около 50% или менее, около 60% или менее, около 70% или менее, около 80% или менее, или около 90% или менее, количества времени, необходимого для полного растворения при данном наборе условий. Полученная жидкая табачная композиция с частично растворенным табаком может быть охлаждена для замедления или прекращения дальнейшего растворения табака вплоть до последующей обработки жидкого табачного раствора. Без намерения вдаваться в теорию, представляется, что частичное растворение табака может предусматривать некоторое раскрытие, разжижение или повышенную проницаемость клеточной структуры, чтобы создать доступ для удаления избранных компонентов, таких как специфические для табака нитрозамины, в то же время с сохранением многих из физических и химических характерных свойств табака.
После того как будет получена жидкая табачная композиция с полностью или частично растворенным табаком, могут быть удалены компоненты табака, или табак может быть регенерирован. Компоненты предпочтительно удаляют до или во время регенерации табака. Может быть удален любой компонент. Описываемые здесь жидкие табачные композиции могут быть подвергнуты обработке любым из многообразных известных или разработанных в будущем способов для удаления или снижения концентрации одного или более компонентов. Такое снижение концентрации может быть достигнуто в жидкой табачной композиции или может быть достигнуто, когда сравнивают исходный табак с табаком, регенерированным из жидкой табачной композиции.
В вариантах исполнения снижают концентрацию одного или более нитрозаминов в жидкой табачной композиции. Нитрозамины, которые могут быть удалены, или сокращено их содержание, включают специфические для табака нитрозамины, такие как N’-нитрозонорникотин (NNN), 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон (NNK), 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанол (NNAL), N’-нитрозоанатабин и N’-нитрозоанабазин. Определенные специфические для табака нитрозамины с высоким процентным содержанием, такие как NNK, присутствуют в табаке в связанной форме и не могут быть легко экстрагированы с использованием существующих методологий. Авторы настоящего изобретения нашли, что при растворении табака в ионной жидкости значительные количества связанных нитрозаминов, таких как NNK, могут быть удалены из растворенного табака, и что табак, регенерированный из такого обработанного растворенного табака, может содержать значительно сокращенные количества связанных нитрозаминов относительно исходного табака.
Согласно описываемым здесь способам из табака может быть удалено любое количество нитрозамина. В вариантах исполнения количества нитрозамина в регенерированном табачном материале сокращаются примерно в 2 раза или более относительно исходного табака, где регенерированный табачный материал регенерирован из табачной композиции в ионной жидкости, из которой нитрозамин удален. Например, количества нитрозамина в регенерированном табачном материале могут быть сокращены примерно в 5 раз или более, примерно в 10 раз или более, или примерно в 20 раз или более, относительно исходного табака. Такие сокращения могут представлять собой снижение содержания свободных нитрозаминов, связанных нитрозаминов или свободных и связанных нитрозаминов.
Нитрозамины могут быть удалены, или их содержание сокращено, путем контактирования жидкой табачной композиции с поглощающим специфические для табака нитрозамины материалом, таким как сорбент, конфигурированный для адсорбирования или абсорбирования нитрозаминов. Поглощающий специфические для табака нитрозамины материал может представлять собой улавливающий осадок, который включает выбранный комплекс переходного металла, который легко подвергается нитрозированию с образованием нитрозильного комплекса с незначительными кинетическими или термодинамическими препятствиями, такой как описанный, например, в патентном документе US 5810020 на имя Northway и др. Поглощающий специфические для табака нитрозамины материал может представлять собой материал, как описанный, например, авторами Baskevitch и др. в публикации Патентной Заявки США №2002/0134394. Например, поглощающий специфические для табака нитрозамины материал может быть выбран из группы, состоящей из древесного угля, активированного древесного угля, цеолита, сепиолита и их комбинаций. Поглощающий специфические для табака нитрозамины материал также может обладать определенными характеристиками, которые усиливают его способность удалять нитрозамины из табака. Например, в вариантах исполнения поглощающий специфические для табака нитрозамины материал имеет удельную площадь поверхности больше чем около 600 квадратных метров на грамм и в некоторых вариантах исполнения свыше чем около 1000 квадратных метров на грамм. В некоторых вариантах исполнения поглощающий специфические для табака нитрозамины материал включает поры, каналы или их комбинации, которые имеют больший средний диаметр чем около 3,5 ангстрем (0,35 нм) и в некоторых вариантах исполнения больше чем около 7 ангстрем (0,7 нм).
В вариантах исполнения снижают концентрацию в жидкой табачной композиции одного или более прекурсоров бензо[а]пирена (ВаР). Как используемый здесь, «прекурсор ВаР» представляет собой соединение, которое содействует образованию ВаР при сгорании табака. Может быть применен любой подходящий способ удаления прекурсоров ВаР. Например, прекурсор ВаР может быть экстрагирован из жидкой табачной композиции растворителем, в котором прекурсор ВаР растворим. Такие растворители включают растворители, описанные, например, авторами McGrath и др. в патентном документе WO 2006/059229, такие как растворители, состоящие по существу из метанола, этанола, 1-пропанола или 2-пропанола.
Будет понятно, что описанные выше способы удаления компонентов представлены для целей иллюстрации и что любой пригодный способ может быть привлечен для удаления компонентов из жидкой табачной композиции.
Описываемые здесь разнообразные процессы, такие как растворение табака в ионной жидкости, или регенерация табачного материала, или тому подобные, могут быть проведены при любой подходящей температуре. Надлежащая температура может определяться любым из многочисленных факторов, включающих температуру плавления ионной жидкости, приемлемые температурные диапазоны для процессов, желательные температурные диапазоны или тому подобные.
В вариантах исполнения стадию растворения табака в ионной жидкости проводят при температуре выше около 10°С, или выше около 20°С, такой как выше около 30°С. В дополнение или в альтернативном варианте стадия растворения может быть проведена при температуре ниже около 120°С, предпочтительно ниже около 80°С. Например, стадия растворения может быть проведена при температуре около 60°С. В качестве примера, стадия растворения может быть проведена при температуре от около 10°С до около 120°С или от около 30°С до около 80°С. Более высокие температуры могут облегчать растворение табака в ионной жидкости. Однако, если температуры слишком высоки, табак, или компоненты табака, могут разлагаться. Авторы настоящего изобретения нашли, что растворение табака в ионной жидкости при температуре около 60°С и последующая регенерация приводят к незначительной или никакой деградации табака или компонентов табака.
Табак может быть регенерирован из жидкой табачной композиции любым подходящим способом. Как используемый здесь, термин «регенерирован» или тому подобный, в контексте табака, означает, что по меньшей мере некоторые компоненты табака отделяются или удаляются из жидкой табачной композиции в твердой форме. Регенерированный табачный материал включает по меньшей мере часть целлюлозного компонента табака. Жидкая табачная композиция, из которой регенерируют табак, может представлять собой композицию, из которой были удалены один или более компонентов. В вариантах исполнения избранные компоненты удаляют во время процесса регенерации табака.
Как правило, регенерация табака из жидких табачных композиций включает обработку, стимулирующую выведение целлюлозы и по меньшей мере некоторых прочих компонентов табака из раствора. Это может быть сделано, например, изменением растворимости целлюлозы и других компонентов таким путем, как охлаждение, добавление вторичного растворителя, который смешивается с ионной жидкостью, но в котором компоненты регенерируемого табака не растворяются или являются малорастворимыми, испарение ионной жидкости или тому подобные. Примеры способов, которые могут быть применены для регенерации табака из жидких табачных композиций, включают литье, экструзию в жидкость, которая не является растворителем, зародышеобразование действием ультразвука, замораживание, разделение центрифугированием, ротационное прядение, впрыскивание в жидкость, электроосаждение, соосаждение на несущий материал, экстракцию еще одной жидкостью, экстракцию сверхкритическим растворителем или тому подобные.
В порядке примера табак может быть регенерирован литьем жидкой табачной композиции и вымыванием ионной жидкости подходящим растворителем, таким как вода, спирт, карбонильное соединение или другой органический растворитель, сверхкритической текучей средой, такой как диоксид углерода, или тому подобным, с образованием пленок регенерированного табачного материала. Процесс литья, описанный, например, авторами Turner и др. в Biomolecules, (2004), том 5, стр. 1379-1384, может быть без труда модифицирован для получения пленок регенерированного табачного материала.
В качестве дополнительного примера табак может быть регенерирован экструдированием жидкой табачной композиции в жидкость, такую как вода, спирт, карбонильное соединение или другой органический растворитель, в сверхкритическую текучую среду, такую как диоксид углерода, или тому подобные, в которой компоненты табака, такие как целлюлоза, не растворяются, с образованием волокон. Процесс экструзии, описанный, например, авторами Broughton и др. в работе «Investigation of Organic Liquids for Fiber Extrusion - NTC Project: C05-AE05» («Исследование органических жидкостей для экструзии волокон - проект NTC: C05-AE05»), «National Textile Center Annual Report», может быть легко приспособлен для получения волокон регенерированного табачного материала.
В качестве еще одного дополнительного примера табак может быть регенерирован ротационным струйным прядением жидкой табачной композиции для получения волокон, имеющих воспроизводимые характеристики, такие как морфология, диаметр и пористость. Ротационное струйное прядение, описанное, например, авторами Badrossanay и др. в Nano Lett., (2010), том 10, стр. 2257-2261, может быть легко модифицировано для получения волокон регенерированного табачного материала. В процессе авторов Badrossanay и др. ионную жидкость как растворитель испаряют, приводя к регенерированным волокнам. Характеристики волокон могут контролироваться регулированием параметров процесса ротационного струйного прядения.
В любом из этих случаев стадия регенерации может быть выполнена при температуре по меньшей мере около 0°С. В дополнение, или в альтернативном варианте, стадия регенерации может быть выполнена при температуре ниже около 40°С или ниже около 25°С. В некоторых случаях стадия или стадии регенерации могут быть выполнены при температуре между около 0°С и около 40°С, или между около 0°С и около 30°С. В дополнение к фактической регенерации, при этих температурах после стадии регенерации могут быть также проведены любые процессы разделения.
Независимо от того как регенерируют табак, компоненты табака, которые могут оставаться в вымытой или удаленной ионной жидкости, могут быть добавлены обратно в волокна, пленки или тому подобные регенерированного табачного материала. Ионная жидкость или композиция, включающая ионную жидкость, может быть уловлена после промывания, испарения или тому подобного ионной жидкости во время процесса регенерации. Некоторые компоненты табака могут оставаться в составе уловленной ионной жидкости. Один или более из таких компонентов могут быть извлечены из состава уловленной ионной жидкости, например, жидкостно-жидкостной или жидкостно-твердофазной экстракцией. Извлеченные компоненты, которые могут быть сконцентрированы, могут быть затем добавлены обратно в регенерированный табак любым подходящим способом, таким как напыление, нанесение покрытия, пропитывание или тому подобные. Оставшийся растворитель по желанию может быть удален испарением или тому подобным путем.
Свойства полученного регенерированного табачного материала могут контролироваться регулированием разнообразных параметров, связанных с растворением табака в ионной жидкости и регенерацией табака. Такие параметры включают растворимость табака в ионной жидкости, температуру плавления ионной жидкости, растворимость табака в жидкости, которая не является растворителем, или во вторичном растворителе, температуру растворения, частичное или полное растворение, пропорцию ионной жидкости и жидкости, которая не является растворителем, или вторичного растворителя, или тому подобные. Такие параметры могут контролироваться для регулирования химического состава регенерированного табачного материала относительно исходного табака, физических свойств регенерированного табачного материала, таких как размер или толщина волокон или пленок, горючесть регенерированного табачного материала, стабильность регенерированного табачного материала или тому подобные.
Табак может быть регенерирован почти в любой надлежащей форме. В качестве примеров регенерированный табачный материал может быть сформован или экструдирован. Волокна регенерированного табачного материала могут быть при желании переплетенными или неткаными. Соответственно этому, конечная конфигурация или форма регенерированного табачного материала может быть по существу неограниченной, по сравнению с формированием и фасонированием традиционной табачной нарезки.
Регенерированный табачный материал, как описанный в настоящем изобретении, может быть использован для изготовления любого подходящего табачного продукта. Например, регенерированный табачный материал может быть применен для формирования бездымного табачного продукта для орального потребления, такого как «снафф» или «снюс», или других подобных продуктов. Регенерированный табачный материал также может быть использован для формирования табака в таких вариантах применения, как «самокрутка» или «сделай-это-сам», а также для такого использования, как курение трубки.
Регенерированный табачный материал также может быть использован в курительных изделиях. Курительные изделия включают традиционные сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, а также прочие курительные изделия, в которых табак не сгорает. Курительные изделия, в которых табак не сгорает, включают изделия, которые нагревают табак непосредственно или косвенно, или курительные изделия, которые ни сжигают, ни нагревают табак, но скорее используют поток воздуха или химическую реакцию для доставки никотина или других материалов из табака.
В случае сгораемых курительных изделий, таких как сигареты, регенерированный табачный материал может быть использован в любой части курительного изделия, имеющего табачный субстрат, например в табачном стержне традиционной сигареты, или одном или более сегментах фильтра традиционной сигареты. В случае курительных изделий, в которых табак не сгорает, регенерированный табачный материал может быть использован в любой части курительного изделия, имеющего табачный субстрат.
Для целей иллюстрации и обобщения, настоящее изобретение описывает разнообразные жидкие табачные композиции и способы. В некоторых способах табак растворяют в растворителе, таком как ионная жидкость, из растворенного табака удаляют компоненты и регенерируют табак с удаленными компонентами. В некоторых случаях удаление компонентов и регенерация происходят в одной и той же стадии или стадиях.
Будет понятно, что жидкие табачные композиции, растворен ли табак полностью или частично, могут обеспечить возможность более эффективного химического анализа компонентов табака. В настоящее время анализ компонентов табака типично ограничивается анализом соединений, которые могут быть экстрагированы или которые присутствуют в дыме, когда табак сгорает. При растворении табака в растворителе, таком как ионная жидкость, компоненты становятся легкодоступными для анализа, не захватываются клеточной структурой или не связываются с другими компонентами, делая экстракцию невозможной. Полный спектр анализа компонентов и состава табака может быть выполнен на табаке, растворенном в растворителе, который может содействовать удалению определенных компонентов или идентификации ранее неизвестных или невыявленных компонентов.
В некоторых вариантах исполнения в жидкой табачной композиции присутствует или детектируется повышенное количество восстанавливающего сахара, сравнительно с нерастворенным табаком. Как используемый здесь, «восстанавливающий сахар» представляет собой моносахарид или олигосахарид, который имеет альдегидную группу или способен образовывать альдегидную группу в растворе в результате изомеризации. В вариантах исполнения восстанавливающий сахар имеет десять или менее моносахаридных структурных единиц, такое количество, как восемь или менее моносахаридных структурных единиц, пять или менее моносахаридных структурных единиц или три или менее моносахаридных структурных единицы.
Все использованные здесь научные и технические термины имеют значения, общеупотребительные в технологии, если не оговорено нечто иное. Приведенные здесь определения предназначены для упрощения понимания определенных терминов, часто применяемых здесь.
Как используемый в настоящем описании и пунктах прилагаемой патентной формулы, термин «или» в основном применяется в его смысле, включающем «и/или», если содержанием определенно не оговорено иное. Термин «и/или» означает один или все из перечисляемых элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
Как применяемые здесь, слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или тому подобные, используются в их неограничивающем значении и, как правило, означают «включающий, но не ограничивающийся этим». Будет понятно, что «состоящий по существу из», «состоящий из» и тому подобные относятся к категории «содержащий» и тому подобному.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» имеют отношение к вариантам осуществления изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества, при определенных обстоятельствах. Однако могут быть предпочтительными также другие варианты исполнения, при тех же или иных обстоятельствах. Кроме того, указание одного или более предпочтительных вариантов исполнения не подразумевает, что другие варианты исполнения неприменимы, и не предполагает исключения других вариантов исполнения из области изобретения, в том числе из пунктов патентной формулы.
Ниже описаны неограничивающие примеры, иллюстрирующие растворение табака в ионной жидкости, удаление компонентов табака из растворенного табака и регенерацию табака из жидкой табачной композиции.
Примеры
В одном примере выполнили растворение табака в ионной жидкости и регенерацию волокон табака из ионной жидкости. Будет понятно, что для растворения табака могут быть использованы другие ионные жидкости и условия и что могут быть применены другие способы регенерации. В этом примере табачные нарезки суспендировали в ацетате 1-этил-3-метилимидазолия (пару нарезок на мл) и слегка нагревали с помощью технологического фена. В течение 30 минут табачные нарезки полностью растворились в жидкости. На предметное стекло поместили каплю раствора табака в ионной жидкости, добавили на предметное стекло каплю воды и наблюдали табачные волокна, регенерированные на границе раздела «вода/ионная жидкость».
В еще одном эксперименте восстанавливающие сахара экстрагировали из жидкой табачной композиции (табачные нарезки, растворенные в ацетате 1-этил-3-метилимидазолия) или нерастворенных табачных нарезок, с использованием раствора уксусной кислоты. Проводили реакцию экстрагированных восстанавливающих сахаров в растворе уксусной кислоты с гидразидом парагидроксибензойной кислоты (PAHBAH) в щелочном растворе при температуре 85°С для образования желтого озазона с максимальной оптической плотностью при 410 нм. Концентрацию желтого озазона определяли спектрофотометрически. Более высокая концентрация восстанавливающих сахаров получалась из жидкой табачной композиции относительно нерастворенных табачных нарезок (данные не показаны).
В еще одном эксперименте размолотые табачные пластинки и черешки («GLS»), размолотые табачные черешки («GS»), резаные табачные черешки («SS») или резаные табачные пластинки и черешки («SLS») растворили или подвергли лиофильной сушке в ацетате 1-этил-3-метилимидазолия («[EMIM]AcO») при комнатной температуре, 35°С или 60°С. Там, где температура не указана в приведенных ниже результатах, табак был растворен в ионной жидкости при комнатной температуре. Затем табак регенерировали из жидкой табачной композиции добавлением воды к жидкой табачной композиции и отделением регенерированного табачного материала от жидкости. Затем регенерированный табачный материал промыли водой для удаления оставшейся ионной жидкости и затем высушили его. Количество TSNA (табачных нитрозаминов) в необработанном табаке (табаке, который не был растворен в ионной жидкости и не был обработан для удаления TSNA) и в регенерированном табачном материале из обработанной жидкой табачной композиции определили с помощью HPLC (высокоэффективной жидкостной хроматографии). Результаты представлены ниже.
Со ссылкой на фиг. 1, показана столбиковая диаграмма, изображающая количества связанного и свободного NNK в необработанном GLS и в обработанном GLS. Обработанный GLS был растворен в [EMIM]AcO, и обработан и регенерирован, как было описано выше. Результаты для NNK также представлены в таблице 1 ниже наряду с результатами для NNN.
Таблица 1Сокращение содержания TSNA в жидких табачных композициях
Образец
IL[EMIM]AcO
Свободный NNN [нг/г]
Свободный NNK [нг/г]
Связанный NNK [нг/г]
Совокупный NNK [нг/г]
GLS
Необработанный
3997
1131
4005
5136
GLS
Растворен в ионной жидкости при температуре 35°C
39
31
222
253
GLS
Растворен в ионной жидкости при температуре 60°C
83
35
118
153
Как показано в фиг. 1 и таблице 1, значительное сокращение содержания NNN и NNK наблюдалось после обработки для удаления TSNA из жидкой табачной композиции, независимо от температуры. Однако при более высоких температурах (60°С сравнительно с 35°С) предполагается, что табак растворяется более полно, позволяя обеспечить высвобождение большего количества связанного NNK. В то время как результаты являются выразительными для сокращения содержания свободных NNN и NNK, они даже более впечатляющи для связанного NNK, содержание которого невозможно снизить существующими способами экстракции и обработки. Было достигнуто приблизительно 20-40-кратное сокращение содержания NNK. Такой уровень сокращения содержания связанных табачных нитрозаминов (TSNA) ранее не был возможным с использованием стандартных экстракционных способов.
С обращением теперь к приведенной ниже таблице 2, показаны выходы регенерированного табачного материала, полученного из табачных композиций в ионной жидкости при различных температурах.
Таблица 2Выходы регенерированного табачного материала
Образец
Ионная жидкость
Номер партии
Теоретический выход (%)
Практический выход (%)
GLS
[EMIM]AcO
12
16,916,0
15,314,1
SLS
[EMIM]AcO
12
7,47,9
6,16,6
GS
[EMIM]AcO
1
15,1
13,0
SS
[EMIM]AcO
12
6,16,5
4,95,4
GLS
[EMIM]AcO 60°С
1
46,2
38,5
GLS
[EMIM]AcOлиофильная сушка
1
15,5
13,7
Со ссылкой на таблицу 2, практический выход = [(масса регенерированного материала)/(масса табака)]×100%. Теоретический выход учитывает количество растворенного материала в оставшейся ионной жидкости, которая была выведена, будучи связанной с нерастворенным остатком после твердофазно-жидкостного разделения, и также возможные потери выхода, когда материал переносили из резервуара для растворения в камеру центрифуги. Концентрацию (г/г) растворенного материала в ионной жидкости рассчитывали и умножали ее на количество ионной жидкости, оставшейся в остатке. Уравнение дает достоверную оценку количества растворенного материала в остатке. Расчет теоретического выхода допускает 100% выход при регенерации. Временами нерастворенный остаток оставался очень «влажным», обусловливая значительную разницу между теоретическим и практическим выходами. Содержание сухого вещества в образцах после лиофильной сушки также влияет на результаты выхода. Содержание сухого вещества анализировали на 8 подвергнутых лиофильной сушке образцах, и оно варьировало в диапазоне 94,0-99,0%. Для простоты, содержание сухого вещества во всех образцах для расчета выходов принимали равным 96%.
Температура оказывала существенное влияние на выход, причем более высокие температуры приводили к повышенным выходам. Неожиданно оказалось, что растворение табака в ионной жидкости при температуре 60°С обусловливало почти двух-трехкратное увеличение выхода сравнительно с растворением при комнатной температуре. В табаке, регенерированном из раствора в ионной жидкости при температуре 60°С, наблюдалось малое или вообще не наблюдалось разложение полисахаридных компонентов (данные не показаны), свидетельствуя о том, что более высокие температуры могут быть пригодными для достижения повышенных выходов без деградации компонентов табака.