СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОМОГЕНИЗИРОВАННОГО ТАБАЧНОГО МАТЕРИАЛА С ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
METHOD FOR MANUFACTURING OF HOMOGENISED TOBACCO MATERIAL WITH HIGH TENSILE STRENGTH

Настоящее изобретение относится к процессу изготовления гомогенизированного табачного материала с высокой прочностью при растяжении. В частности, настоящее изобретение относится к процессу изготовления гомогенизированного табачного материала для использования в образующем аэрозоль изделии, например таком, как сигарета или табакосодержащий продукт типа «нагреваемый без сжигания».
Гомогенизированный табачный материал часто используется в изготовлении табачных продуктов. Этот гомогенизированный табачный материал обычно изготавливают из частей табачного растения, которые в меньшей степени пригодны для производства резаного наполнителя, например таких, как табачные стебли или табачная пыль. Обычно табачная пыль образуется в качестве побочного продукта во время манипулирования табачными листьями в процессе изготовления.
Наиболее широко используемыми формами гомогенизированного табачного материала являются восстановленный табачный лист и литой лист. Процесс образования листов гомогенизированного табачного материала обычно включает в себя этап, на котором смешивают табачную пыль и связующее с образованием суспензии. Затем эту суспензию используют для создания табачного полотна. Например, табачное полотно может быть образовано путем литья вязкой суспензии на движущуюся металлическую ленту с получением так называемого литого листа. В качестве альтернативы, суспензия с низкой вязкостью и высоким содержанием воды может использоваться для создания восстановленного табака в процессе, сходном с производством бумаги. Готовые полотна из гомогенизированного табака могут быть нарезаны способом, сходным с тем, который применяется при резке цельнолистового табака, для изготовления резаного табачного наполнителя, пригодного для сигарет и других курительных изделий. Функция гомогенизированного табака для использования в обычных сигаретах по существу ограничена физическими свойствами табака, такими как заполняющая способность, сопротивление затяжке, твердость табачного стержня и характеристики горения. Этот гомогенизированный табак обычно не предназначен для влияния на вкусовые качества. Иллюстративный способ изготовления такого гомогенизированного табака раскрыт в европейском патенте EP 0565360.
При манипулировании полотном из восстановленного табака следует соблюдать осторожность, во избежание приложения избыточной нагрузки во время транспортировки, натяжения, намотки и размотки полотна. С целью повышения прочности полотна до уровня, достаточного для манипулирования полотном при приемлемых скоростях обработки, обычно включают связующие и волокна для повышения прочности полотна из восстановленного табака. Даже в этом случае скорость, при которой обеспечивается возможность подачи полотна через устройство обработки без риска разрыва полотна, является сравнительно низкой. Было бы желательно обеспечить возможность повышения скорости, при которой возможна обработка полотен из восстановленного табака, и возможность снижения частоты разрыва таких полотен во время обработки.
Восстановленный табачный материал, который предназначен для использования в качестве субстрата нагреваемого образующего аэрозоль изделия, обычно имеет состав, отличный от восстановленного табака, предназначенного для использования в качестве наполнителя в обычных сигаретах. В нагреваемом образующем аэрозоль изделии образующий аэрозоль субстрат нагревают до сравнительно низкой температуры, например примерно 350° по Цельсию, с целью образования вдыхаемого аэрозоля. С целью обеспечения возможности образования аэрозоля, восстановленный материал предпочтительно имеет высокое процентное содержание образователей аэрозоля и увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль. Необходимость в повышенном содержании образователей аэрозоля и увлажнителей приводит к значительной потере механической прочности в гомогенизированном табаке. Таким образом, листы или полотна из гомогенизированного табака, предназначенные для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата образующего аэрозоль изделия, имеют намного более сильную тенденцию к разрыву или надрыву под действием тянущих усилий, таких как усилия, прикладываемые во время намотки и размотки рулонов табачного материала. Вследствие этого, скорости подачи таких материалов на производственной линии являются крайне низкими, и во время изготовления имеют место регулярные перебои в работе из-за разрывов. Это негативно влияет на производительность и увеличивает процент брака. Таким образом, особо желательным могло бы быть повышение прочности при растяжении восстановленного табачного полотна, предназначенного для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата образующего аэрозоль изделия. Возможность повышения прочности гомогенизированного табачного материала обеспечивают путем повышения процентного содержания армирующих материалов, таких как целлюлозные волокна, полученные из древесной пульпы. Однако в результате добавления значительных количеств примесных армирующих материалов происходит изменение общего состава гомогенизированного табака, что способно затруднить получение требуемых вкусовых профилей в нагреваемых образующих аэрозоль изделиях из-за снижения процентного содержания ароматических компонентов и образователей аэрозоля. Кроме того, образующие аэрозоль субстраты для нагреваемых образующих аэрозоль изделий обычно могут быть образованы путем собирания листов из гомогенизированного табачного материала в стержни. Добавление армирующих волокон для повышения прочности при растяжении листа будет влиять на способность листа к собиранию и, следовательно, оно может повлиять на такие свойства образующего аэрозоль субстрата, как пористость и сопротивление затяжке (resistance to draw, RTD).
Таким образом, необходим новый способ приготовления гомогенизированного табачного полотна, имеющего повышенную прочность. Такой способ может быть особо желателен для приготовления такого гомогенизированного табачного полотна для использования в образующих аэрозоль изделиях типа «нагреваемые без сжигания», которое было бы приспособлено к особым нагревательным характеристикам и требованиям к образованию аэрозоля в таких нагреваемых образующих аэрозоль изделиях. Такое гомогенизированное табачное полотно должно быть дополнительно приспособлено к выдерживанию требуемых производственных процессов, таких как собирание полотна в стержень. Предпочтительно, чтобы состав гомогенизированного табачного материала не был существенно изменен. Иначе говоря, для данного состава гомогенизированного табачного материала было бы желательно, чтобы возможность повышения прочности при растяжении этого материала обеспечивалась бы без существенного изменения процентного соотношения между табаком, образователем аэрозоля, связующим и целлюлозным армирующим материалом.
Согласно первому аспекту, настоящее изобретение относится к способу изготовления гомогенизированного табачного материала. Способ включает в себя этапы, на которых образуют гомогенизированную суспензию, содержащую табачный порошок; осуществляют литье гомогенизированной суспензии на движущуюся опору или ленту; встраивают пористый армирующий лист внутрь литой гомогенизированной суспензии и сушат литую гомогенизированную суспензию с встроенным в нее пористым армирующим листом с образованием гомогенизированного табачного материала. Пористый армирующий лист имеет анизотропные свойства, так что он имеет более высокую прочность при растяжении в своем продольном направлении, чем в своем поперечном направлении. Пористый армирующий лист встраивают в гомогенизированный табачный материал таким образом, чтобы прочность при растяжении гомогенизированного табачного материала была больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении.
Пористый армирующий лист должен быть достаточно пористым для того, чтобы гомогенизированная суспензия пропитала пористый армирующий лист до того, как эта суспензия высохнет, и таким образом армирующий лист оказался встроенным внутрь гомогенизированного табачного продукта. Предпочтительно, пористый армирующий лист инкапсулируют внутрь высушенной гомогенизированной суспензии с образованием гомогенизированного табачного материала. В качестве альтернативы, пористый армирующий лист может именоваться пористой армирующей матрицей. Пористый армирующий лист может представлять собой пористый волоконный лист или пористую волоконную матрицу, такую как пористый целлюлозный лист или бумажный лист, или пористое тканое полотно.
Пористый армирующий лист может быть нанесен на поверхность литой гомогенизированной суспензии таким образом, чтобы этот пористый армирующий лист оказался встроенным внутрь литой гомогенизированной суспензии. В качестве альтернативы, пористый армирующий лист может быть нанесен на движущуюся опору до этапа литья суспензии, и литье суспензии может осуществляться на пористом армирующем листе таким образом, чтобы этот пористый армирующий лист оказался встроенным внутрь литой гомогенизированной суспензии. Таким образом обеспечивают дополнительное преимущество, состоящее в возможности снижения адгезии между литой гомогенизированной суспензией и движущейся опорой, благодаря чему снижается механическое усилие, требующееся для удаления гомогенизированного табачного материала с опоры после сушки. Гомогенизированная суспензия может быть отлита на обеих сторонах пористого армирующего листа или нанесена на них.
В типовом процессе изготовления гомогенизированного табачного материала добавляют целлюлозные волокна в суспензию с тем, чтобы они действовали в качестве армирующего материала. Например, типовым является вариант, когда 2-3 весовых процента гомогенизированного табачного материала составляют целлюлозные волокна, которые были добавлены к суспензии. В данном способе предпочтительно, чтобы к суспензии не добавлялись примесные целлюлозные волокна или другие армирующие волокна, и чтобы армирование обеспечивалось за счет пористого армирующего листа, встроенного внутрь суспензии после литья суспензии. Благодаря тому, что армирующий материал, который может представлять собой целлюлозный материал, встраивают в гомогенизированный табачный материал в виде предварительно образованного листа или матрицы, а не в виде несвязных волокон, обеспечивают возможность повышения продольной прочности при растяжении гомогенизированного табачного листа в три или четыре раза по существу без изменения общего состава гомогенизированного табачного материала. Этот способ обеспечивает полезные средства для повышения прочности и деформации при разрыве табачного материала без использования каких-либо дополнительных добавок, например без повышения доли связующего или повышения доли армирующих волокон в суспензионной смеси. Таким образом повышают продольную прочность гомогенизированного табачного материала по существу без изменения общего состава материала. Это может быть особенно важно в тех случаях, когда гомогенизированный табачный материал используют для нагреваемых образующих аэрозоль изделий, и состав был тщательно подобран для обеспечения конкретного вкуса.
Кроме того, благодаря использованию пористого армирующего листа, который имеет анизотропные свойства, обеспечивают ряд преимуществ. Гомогенизированный табачный материал, образуемый согласно тому, как описано в данном документе, образуют в виде непрерывного листа, имеющего продольное направление и поперечное направление. Пористый армирующий материал, встраиваемый в гомогенизированный табачный материал, также наносят в виде непрерывного листа, имеющего продольное направление и поперечное направление. Поскольку основные напряжения, прикладываемые к гомогенизированному табачному материалу во время образования и последующей обработки, имеют продольное направление, желательно повышение прочности при растяжении этого гомогенизированного табачного материала в его продольном направлении. Например, если пористый армирующий лист представляет собой пористый волоконный лист, то волокна, образующие этот лист, должны быть, главным образом, однонаправленными и ориентированными, главным образом, вдоль продольного направления листа. Меньшее количество поперечных волокон требуется для связывания продольной структуры и образования листа из волокон. Подходящий материал может представлять собой, например, двунаправленное тканое полотно, такое как сетчатая ткань, образованная из хлопковых волокон.
Благодаря использованию анизотропного армирующего листа, обеспечивают возможность повышения прочности гомогенизированного табачного материала до достаточной величины в его продольном направлении без использования избыточного армирующего материала, повышающего прочность гомогенизированного табачного материала в его поперечном направлении. Это означает, что, например, армирующий лист, массовая доля которого в полностью сформированном гомогенизированном табачном полотне составляет 3 вес.%, обеспечивает возможность достижения такого же продольного армирования, что и 5 вес.% примесных армирующих волокон, добавленных в суспензию.
В случае, если продукт должен быть изготовлен из гомогенизированного табачного материала путем его собирания в стержень, особенно полезно повысить продольную прочность при растяжении и напряжение при разрыве в продольном направлении без избыточного повышения прочности при растяжении в поперечном направлении. Таким образом обеспечивают возможность эффективного манипулирования полотном на скорости при сохранении податливости в поперечном направлении, достаточной для собирания в стержень с требуемой пористостью и сопротивлением затяжке.
Пористый армирующий лист предпочтительно занимает по меньшей мере 75% ширины гомогенизированного табачного материала, образованного указанным способом, предпочтительно ― по меньшей мере 90%, предпочтительно ― 100% ширины гомогенизированного табачного материала. Предпочтительно, чтобы пористый армирующий лист имел по существу такую же ширину, что и литая гомогенизированная суспензия. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы ширина пористого армирующего листа составляла по меньшей мере 90% ширины литой гомогенизированной суспензии, предпочтительно ― по меньшей мере 95%. Предпочтительно, чтобы пористый армирующий лист был встроен в виде одинарного листа. Однако, в качестве альтернативы, в гомогенизированный табачный материал может быть встроено множество листов или множество полотен при условии, что по существу всю ширину литой гомогенизированной суспензии занимает встроенный в нее пористый армирующий лист. Пористый армирующий лист может быть шире, чем литая гомогенизированная суспензия, и кромки армирующего листа могут быть подрезаны после литья с целью выравнивания с кромками суспензии. Пористый армирующий лист удерживается гомогенизированным табачным материалом, образованным с помощью указанного процесса. Иначе говоря, пористый армирующий лист не удаляется из гомогенизированного табачного материала. Образующий аэрозоль субстрат, образованный из гомогенизированного табачного материала, будет содержать пористый армирующий лист.
Предпочтительным армирующим материалом является пористый армирующий лист, образованный из целлюлозы. Однако могут использоваться и другие материалы. Например, пористый армирующий лист может представлять собой лист, который может быть описан как пористый волоконный лист или пористая волоконная матрица. Волокна указанного листа могут быть образованы из других полимерных материалов, таких как полиэтилен, сложный полиэфир, полифениленсульфид или полиолефин. Указанные волокна могут быть образованы из натуральных материалов, таких как хлопок.
Вес и пористость пористого армирующего листа предпочтительно выбирают таким образом, чтобы не происходило ни удержание листа на поверхности литой гомогенизированной суспензии, ни погружение листа до самого низа литой гомогенизированной суспензии. Было определено, что особо подходящим является граммаж в пределах диапазона от 10 г до 20 г на квадратный метр. Предпочтительно, граммаж листа составляет примерно 14 г на квадратный метр. Пористость или воздухопроницаемость пористого армирующего листа предпочтительно находится в пределах диапазона от 30 до 30 000 единиц Кореста для воздухопроницаемости при измерении согласно ISO2965.
Пористый армирующий лист может содержать активный компонент. Например, пористый армирующий лист может представлять собой ароматизированную матрицу или табачную матрицу. Пористый армирующий лист может содержать летучий элемент, такой как никотин, который может входить в состав аэрозоля, эмитируемого из гомогенизированного табачного материала. Пористый армирующий лист может содержать ароматизатор, выбранный из перечня, состоящего из табака, ментола, лимона, ванили, апельсина, грушанки, вишни и корицы.
Благодаря встраиванию армирующего листа внутрь гомогенизированной суспензии, обеспечивают возможность повышения прочности при растяжении готового гомогенизированного табачного материала до уровня, достаточного для того, чтобы не требовалось наличие связующего в составе. Тем не менее, суспензия может дополнительно содержать связующее для дополнительного повышения прочности гомогенизированного табачного листа.
Суспензия может дополнительно содержать образователь аэрозоля. Например, суспензия может содержать образователь аэрозоля, выбранный из перечня, состоящего из пропиленгликоля, триэтиленгликоля, 1,3-бутандиола, глицерина, моноацетата глицерина, диацетата глицерина, триацетата глицерина, диметилдодекондиоата и диметилтетракандиоата. Суспензия дополнительно содержит воду.
Гомогенизированную суспензию получают путем перемешивания различных компонентов суспензии. Предпочтительно, чтобы перемешивание суспензии осуществлялось с помощью высокоэнергетической мешалки или мешалки с высоким усилием сдвига. Такое перемешивание приводит к разрушению и равномерному распределению различных фаз суспензии.
В некоторых вариантах осуществления суспензия может быть образована путем смешения порошковой смеси различных типов табака со связующим. Таким образом обеспечивают возможность регулирования аромата гомогенизированного табачного материала путем перемешивания различных табаков.
В некоторых вариантах осуществления измельчают табак с образованием табачного порошка. Например, табак может измельчаться с образованием порошка, имеющего конкретный размер частиц. Таким образом, на этапе измельчения обеспечивают возможность получения табачной порошковой смеси, в которой средний размер частиц порошка составляет от примерно 0,03 миллиметра до примерно 0,12 миллиметра.
В случае использования связующего это связующее предпочтительно добавляют в суспензию в количестве, составляющем от примерно 1 процента до примерно 5 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса суспензии. Готовый гомогенизированный табачный материал содержит примесное связующее в количестве от примерно 1 процента до примерно 5 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса гомогенизированного табачного материала.
Термин «гомогенизированный табачный материал» используется по всему настоящему описанию для обозначения любого табачного материала, образованного в результате агломерации частиц табачного материала. Листы или полотна из гомогенизированного табака, образованные в результате агломерации табака в виде частиц, полученного путем помола или иного измельчения в порошок листовых пластин табака и/или черешков табачных листьев.
В дополнение, гомогенизированный табачный материал может содержать незначительное количество одного или более из следующего: табачная пыль, тонкодисперсные табачные частицы и другие побочные продукты табака в виде частиц, образующиеся в процессе обработки, манипулирования и отгрузки табака.
Поскольку табаком, присутствующим в гомогенизированном табачном материале, образован по существу весь табак, присутствующий в образующем аэрозоль изделии, или его основная часть, влияние на характеристики аэрозоля, такие как его запах, обусловлено преимущественно гомогенизированным табачным материалом. Предпочтительно, чтобы высвобождение веществ из табака, присутствующего в гомогенизированном табачном материале, было упрощено с целью оптимизации использования табака. В предпочтительных вариантах осуществления средний размер частиц табачного порошка является таким же или меньшим, чем размер табачной клеточной структуры. Предполагается, что благодаря тонкому измельчению табака до частиц с размером примерно 0,05 миллиметра, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности раскрытия табачной клеточной структуры и, вследствие этого, улучшения аэрозольной эмиссии табачных веществ из собственно табака. Примерами веществ, для которых обеспечивается возможность улучшения аэрозольной эмиссии благодаря использованию табачного порошка со средним размером частиц от примерно 0,03 миллиметра до примерно 0,12 миллиметра, являются пектин, никотин, эфирные масла и другие ароматизаторы.
Используемое в суспензии связующее может представлять собой любые виды камедей или пектинов, описанные в настоящем документе. Связующее может обеспечивать, чтобы табачный порошок оставался, по существу, распределенным по всему гомогенизированному табачному полотну. Относительно описательного обзора камедей 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 могут использоваться любые связующие, предпочтительными связующими являются натуральные пектины, такие как фруктовые, цитрусовые или табачные пектины; гуаровые камеди, такие как гидроксиэтиловый гуар и гидроксипропиловый гуар; камеди из бобов рожкового дерева, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропил-производные камеди из бобов рожкового дерева; альгинат; крахмалы, такие как модифицированные крахмалы или производные крахмалов; целлюлозы, такие как метил-, этил-, этилгидроксиметил- и карбоксиметилцеллюлоза; тамариндовая камедь; декстран; пуллалон; конжаковая мука; ксантановая камедь и т.п. Особо предпочтительным связующим для использования в настоящем изобретении является гуар.
Способ может включать в себя этап приложения вибраций к суспензии. Благодаря приложению вибраций к суспензии, т.е., например, приложению вибраций к резервуару или промежуточной емкости, в которой находится суспензия, обеспечивают возможность содействия гомогенизации суспензии. Благодаря приложению вибраций одновременно с перемешиванием, обеспечивают возможность сокращения времени перемешивания, требующегося для доведения гомогенности суспензии до целевого значения, оптимального для литья.
Предпочтительно, способ может включать в себя этап дополнительного добавления в суспензию образователя аэрозоля. Образователи аэрозоля, включаемые в суспензию, которая образует литой лист, могут выбираться на основе одной или более характеристик. С функциональной точки зрения, образователь аэрозоля создает механизм, которой обеспечивает возможность испарения и доставки никотина и/или ароматизатора в аэрозоль при нагреве до температуры, превышающей конкретную температуру испарения образователя аэрозоля. Образователь аэрозоля может представлять собой любое подходящее соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре нагреваемого образующего аэрозоль изделия являются по существу стойкими к термической деградации. Различные образователя аэрозоля испаряются при различных температурах, так что образователь аэрозоля может быть выбран на основе его способности, например, оставаться стабильным при комнатной температуре или вблизи нее, но испаряться при более высокой температуре, например, 40-450°C.
Образователь аэрозоля может также иметь типовые свойства увлажнителя, которые способствуют поддержанию желаемого уровня влажности в образующем аэрозоль субстрате, когда этот субстрат состоит из продукта на табачной основе, содержащего табачные частицы. В частности, некоторые образователи аэрозоля представляют собой гигроскопический материал, который функционирует как увлажнитель, т.е. материал, который способствует поддержанию субстрата, содержащего этот увлажнитель, во влажном состоянии.
Подходящие образователи аэрозоля для включения в суспензию, предназначенную для получения полотен гомогенизированного табачного материала, известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: одноатомные спирты, такие как ментол; многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметил додекандиоат, диметил тетракандиоат, эритритол, 1,3-бутиленнгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, трицетин, мезо-эритритол, диацетиновая смесь, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилваниллат, трибутирин, лаурила ацетат, лауриловая кислота, тетрадекановая кислота и пропиленгликоль.
Например, в случае, если гомогенизированный табачный материал согласно настоящему изобретению предназначен для использования в качестве образующих аэрозоль субстратов в нагреваемых образующих аэрозоль изделиях, полотна из гомогенизированного табачного материала могут иметь содержание образователя аэрозоля, составляющее от примерно 5 весовых процентов до примерно 30 весовых процентов в пересчете на сухой вес. Гомогенизированные табачные полотна, предназначенные для использования в образующей аэрозоль системе с электрическим управлением, имеющей нагревательный элемент, могут предпочтительно содержать образователь аэрозоля в количестве от примерно 5 процентов до примерно 30 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала, предпочтительно ― от примерно 10 процентов до примерно 25 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала. Для гомогенизированных табачных полотен, предназначенных для использования в образующей аэрозоль системе с электрическим управлением, содержащей нагревательный элемент, образователь аэрозоля может предпочтительно представлять собой глицерол (также известный как глицерин) или пропиленгликоль.
Один или более образователей аэрозоля могут быть смешаны для получения преимущества, обусловленного одним или более свойствами смешиваемых образователей аэрозоля. Например, триацетин может быть смешан с глицерином и водой для получения преимущества, состоящего в способности триацетина транспортировать активные компоненты и в увлажняющих свойства глицерина.
Полотно из гомогенизированного табачного материала предпочтительно образуют с помощью литьевого процесса того типа, который обычно включает в себя литье приготовленной суспензии, содержащей вышеописанную порошковую табачную смесь, на движущейся опорной поверхности, такой как движущаяся лента. Пористый армирующий лист может быть нанесен на поверхность литой гомогенизированной суспензии, чтобы он оказался встроенным внутрь суспензии. В качестве альтернативы, пористый армирующий лист может быть нанесен на поверхность движущей ленты с последующим литьем гомогенизированной суспензии на пористом армирующем листе. В любом случае, литое полотно с встроенным в него армирующим листом далее сушат с образованием полотна из гомогенизированного табачного материала и затем удаляют его с опорной поверхности.
Предпочтительно, влажность указанного литого полотна из табачного материала при литье составляет от примерно 60 процентов до примерно 80 процентов в пересчете на общий вес табачного материала при литье. Предпочтительно, способ изготовления гомогенизированного табачного материала включает в себя этап, на котором сушат указанное литое полотно и наматывают указанное литое полотно, причем влажность указанного литого полотна при намотке составляет от примерно 7 процентов до примерно 15 процентов в пересчете на сухой вес полотна из табачного материала. Предпочтительно, влажность указанного гомогенизированного табачного полотна при намотке составляет от примерно 8 процентов до примерно 12 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного полотна.
В некоторых вариантах осуществления смешивают два или более различных табаков. Предпочтительно, указанный этап смешения табаков включает в себя смешение одного или более из следующих табаков: светлый табак, темный табак; ароматический табак; наполнительный табак. Гомогенизированный табачный материал может быть образован из табачных листовых пластинок и стеблей различных типов табака, которые смешивают надлежащим образом. Под термином «тип табака» подразумевают одну из различных разновидностей табака. Указанные различные типы табака подразделены на три основных группы: светлый табак, темный табак и ароматический табак. Различие между этими тремя группами обусловлено процессом сушки, которому табак подвергают перед тем, как он будет подвергнут дальнейшей обработке с получением табачного продукта.
Светлые табаки представляют собой табаки обычно с большими листьями светлой окраски. По всему настоящему описанию термин «светлый табак» используется для табаков, которые были подвергнуты трубоогневой сушке. Примерами светлых табаков являются китайский табак трубоогневой сушки, бразильский табак трубоогневой сушки, табак трубоогневой сушки из США, такой как табак Virginia, индийский табак трубоогневой сушки, табак трубоогневой сушки из Танзании или другие африканские табаки трубоогневой сушки. Светлый табак характеризуется высоким соотношением сахара к азоту. С точки зрения вкусоароматических ощущений, светлый табак является табаком того типа, который после сушки ассоциируется с пряным и интенсивным ощущением. Согласно настоящему изобретению, светлые табаки представляют собой табаки с содержанием редуцирующих сахаров, составляющим от примерно 2,5 процента до примерно 20 процентов в пересчете на сухой вес листьев, и с общим содержанием аммиака, составляющим менее чем примерно 0,12 процента в пересчете на сухой вес листьев. Редуцирующие сахара включают в себя, например, глюкозу или фруктозу. Общий аммиак включает в себя, например, аммиак и аммиачные соли.
Темные табаки представляют собой табаки обычно с большими листьями темной окраски. По всему настоящему описанию термин «темный табак» используется для табаков, которые были подвергнуты воздушной сушке. Дополнительно, темные табаки могут быть ферментированы. Табаки, которые используют, главным образом, для жевания, нюханья, для сигар и трубочных смесей, также включены в данную категорию. С точки зрения вкусоароматических ощущений, темный табак представляет собой табак того типа, который после сушки ассоциируется с дымным ощущением темного сигарного типа. Темный табак характеризуется низким соотношением сахара к азоту. Примерами темного табака являются табак Burley из Малави или другие африканские табаки Burley, темный высушенный бразильский табак Galpao и индонезийский табак Kasturi солнечной сушки или воздушной сушки. Темные табаки обычно представляют собой табаки с содержанием редуцирующих сахаров, составляющим менее чем примерно 5 процентов в пересчете на сухой вес листьев, и общим содержанием аммиака, составляющим не более чем примерно 0,5 процента в пересчете на сухой вес листьев.
Ароматические табаки представляют собой табаки, которые часто имеют небольшие листья со светлой окраской. По всему настоящему описанию термин «ароматический табак» используется в отношении других табаков, которые характеризуются высоким содержанием ароматических веществ, например высоким содержанием эфирных масел. С точки зрения вкусоароматических ощущений, ароматический табак представляет собой табак того типа, который после сушки ассоциируется с пряным и ароматическим ощущением. Примерами ароматического табака являются греческий восточный табак, турецкий восточный табак и полувосточный табак, а также табак огневой сушки, табак Burley из США, такой как Perique, Rustica, US Burley или Meriland.
Дополнительно, смесь может содержать так называемые наполнительные табаки. Наполнительный табак не является конкретным сортом табака, но включает в себя сорта табака, которые в основном используются для дополнения других сортов табака, используемых в смеси, и которые не придают конкретного характерного ароматического оттенка конечному продукту. Примерами наполнительных табаков являются черешки, жилки или стебли других сортов табака. Конкретным примером могут служить черешки трубоогневой сушки с нижних стеблей бразильского табака трубоогневой сушки.
В пределах табаков каждого типа табачные листья дополнительно сортируют, например, по месту происхождения, местоположению на растении, цвету, текстуре поверхности, размеру и форме. Эти и другие свойства табачных листьев используют для образования табачной смеси. Табачная смесь представляет собой смесь табаков, относящихся к одному и тому же или к разным типам, так что табачная смесь имеет собирательную конкретную характеристику. Эта характеристика может представлять собой, например, уникальный вкус или конкретный состав аэрозоля, образующегося в результате нагревания или горения. Смесь содержит конкретные типы и сорта табака в заданном количественном соотношении друг к другу.
В соответствии с настоящим изобретением, различные сорта в пределах одного типа табака могут подвергаться перекрестному смешению для уменьшения изменчивости каждого компонента смеси. Согласно настоящему изобретению, разные сорта табака выбирают с целью получения требуемой смеси, имеющей конкретные заранее определенные характеристики. Например, смесь может иметь целевую величину содержания редуцирующих сахаров, общего содержания аммиака и общего содержания алкалоидов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала. Общее содержание алкалоидов включает в себя, например, содержание никотина и второстепенных алкалоидов, в том числе норникотина, анатабина, анабазина и миосмина.
Например, светлый табак может содержать табак сорта A, табак сорта B и табак сорта C. Светлый табак сорта A имеет химические свойства, несколько отличающиеся от светлого табака сорта B и сорта C. Ароматический табак может содержать табак сорта D и табак сорта E, причем ароматический табак сорта D имеет химические свойства, несколько отличающиеся от ароматического табака сорта E. В качестве иллюстративного примера, возможная целевая величина для табачной смеси может представлять собой, например, содержание редуцирующих сахаров, составляющее примерно 10 процентов в пересчете на сухой вес общего количества табачной смеси. С целью достижения выбранной целевой величины, для образования табачной смеси может быть выбрано 70 процентов светлого табака и 30 процентов ароматического табака для образования табачной смеси. 70 процентов светлого табака выбирают из табака сорта A, табака сорта B и табака сорта C, в то время как 30 процентов ароматического табака выбирают из табака сорта D и табака сорта E. Количества табаков сортов A, B, C, D, E, которые включают в смесь, зависят от химического состава каждого из табаков сортов A, B, C, D, E таким образом, чтобы была получена целевая величина для данной табачной смеси.
Согласно аспекту настоящего изобретения, полотно из гомогенизированного табачного материала может быть выполнено таким образом, чтобы оно содержало пористый армирующий лист, встроенный внутрь высушенной табачной суспензии. Полотно из гомогенизированного табачного материала имеет прочность при растяжении, которая составляет больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении. Предпочтительно, полотно из гомогенизированного табачного материала имеет прочность при растяжении, которая составляет более чем в1,5 раза больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении, более предпочтительно ― более чем в 2 раза больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении, например более чем в 2,5 раза больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении.
Пористый армирующий лист, встроенный внутрь полотна из гомогенизированного табачного материала, имеет анизотропные свойства, так что он имеет более высокую прочность при растяжении в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении. Пористый армирующий лист встраивают в гомогенизированный табачный материал таким образом, чтобы прочность при растяжении гомогенизированного табачного материала была больше в его продольном направлении, чем в его поперечном направлении.
Предпочтительно, на пористый армирующий лист приходится от 2 весовых процентов до 10 весовых процентов гомогенизированного табачного материала. Предпочтительно, на пористый армирующий лист приходится все количество примесного армирующего материала в гомогенизированном табачном материале. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы гомогенизированный табачный материал не содержал армирующих волокон, таких как целлюлозные волокна, которые ранее добавлялись в суспензию в виде несвязных волокон во время производства гомогенизированного табачного материала.
Гомогенизированный табачный материал может содержать пористый волоконный лист, встроенный внутрь высушенной табачной суспензии. Волокна пористого волоконного листа могут быть целлюлозными. Волокна пористого волоконного листа могут быть изготовлены из полимерного материала, такого как полиэтилен, полиэстер, полифениленсульфид или полиолефин. Волокна пористого волоконного листа могут представлять собой натуральные волокна, например хлопковые.
Гомогенизированный табачный материал предпочтительно образуют способом, раскрытым выше.
Согласно аспекту настоящего изобретения, может быть создано образующее аэрозоль изделие, содержащее участок из гомогенизированного табачного материала, описанного выше или изготовленного вышеописанным способом.
Образующее аэрозоль устройство представляет собой изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Образующее аэрозоль изделие может представлять собой негорючее образующее аэрозоль изделие, или оно может представлять собой горючее образующее аэрозоль изделие. Негорючее образующее аэрозоль изделие высвобождает летучие соединения без сгорания образующего аэрозоль субстрата, например, в результате нагрева данного образующего аэрозоль субстрата, или в результате химической реакции, или в результате механического воздействия на образующий аэрозоль субстрат. Горючее образующее аэрозоль изделие высвобождает аэрозоль в результате непосредственного сгорания образующего аэрозоль субстрата, например, как в обычной сигарете.
Образующий аэрозоль субстрат способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозольное летучее соединение и могут высвобождаться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. С целью использования гомогенизированного табачного материала в образующем аэрозоль изделии, в суспензию, которая образует литой лист, предпочтительно включают образователя аэрозоля. Образователи аэрозоля могут быть выбраны на основе одной или более заранее заданных характеристик. С функциональной точки зрения, образователь аэрозоля создает механизм, который обеспечивает возможность испарения образователя аэрозоля и доставки никотина и/или ароматизатора в аэрозоль при нагреве до температуры, превышающей конкретную температуру испарения образователя аэрозоля.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
- на фиг. 1 показана блок-схема способа изготовления гомогенизированного табачного материала согласно настоящему изобретению; и
- на фиг. 2 показана схематичная иллюстрация пористого армирующего листа, нанесенного на поверхность литой табачной суспензии.
В известном из уровня техники типовом процессе изготовления полотна из восстановленного табачного материала, табачный порошок или пыль смешивают с целлюлозными волокнами, связующим и водой с образованием суспензии. Затем осуществляют литье суспензии на движущуюся ленту и сушат суспензию с образованием полотна материала. Такие способы хорошо известны специалистам. Суспензия может дополнительно содержать другие компоненты, например образователь аэрозоля, такой как глицерин. Целлюлозные волокна и связующее влияют на прочность готового гомогенизированного табачного материала. Полотно, предназначенное для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата в нагреваемом образующем аэрозоль изделии, может содержать конкретную табачную смесь и иметь высокое относительное содержание образователя аэрозоля. Вследствие этого полотно может иметь низкую собственную прочность. Прочность такого полотна может быть повышена путем увеличения количества целлюлозных волокон и связующего, но эта дополнительная прочность достигается за счет состава.
На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления гомогенизированного табачного материала согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения. На первом этапе способа осуществляют выбор 101 типов табака и сортов табака, подлежащих использованию в табачной смеси для изготовления гомогенизированного табачного материала. Типы табака и сорта табака, используемые в настоящем способе, представляют собой, например, светлый табак, темный табак, ароматический табак и наполнительный табак.
Дополнительно, способ включает в себя этап 102, на котором осуществляют грубое измельчение табачных листьев.
После этапа 102 грубого измельчения осуществляют этап 103 тонкого измельчения. На этапе тонкого измельчения уменьшают средний размер табачных частиц до величины, составляющей от примерно 0,03 миллиметра до примерно 0,12 миллиметра. На этапе 103 тонкого измельчения уменьшают размер частиц табака до размера частиц порошка, подходящего для приготовления суспензии. После этапа 103 тонкого измельчения табачные клетки оказываются по меньшей мере частично разрушенными, и табачный порошок может стать липким.
Полученный таким образом табачный порошок может немедленно использоваться для образования табачной суспензии. В качестве альтернативы, может быть осуществлен дополнительный этап хранения табачного порошка (не показан), например в подходящих емкостях.
Смешивают измельченный табачный порошок с образователем аэрозоля, связующим и водой с образованием суспензии 104. Предпочтительно, образователь аэрозоля содержит глицерин и связующее, содержащее гуар.
Предпочтительно, этап 104 образования суспензии включает в себя также этап перемешивания, на котором все ингредиенты суспензии перемешивают между собой в течение определенного промежутка времени. На этапе перемешивания используют мешалку с высоким усилием сдвига.
Затем осуществляют литье 105 суспензии на движущейся опоре, такой как стальная конвейерная лента. Литье суспензии предпочтительно осуществляют с помощью литьевого лезвия.
Непрерывный лист или полотно из пористого армирующего материала хранят в виде рулона. Лист из пористого армирующего материала представляет собой непрерывный пористый целлюлозный лист или матрицу, у которой прочность при растяжении в ее продольном направлении составляет больше, чем в ее поперечном направлении. В конкретном примере этого достигают с помощью пористой целлюлозной матрицы, содержащей большее количество волокон, проходящих в продольном направлении, чем волокон, проходящих в поперечном направлении. Сразу же после литья суспензии 105 разматывают с рулона непрерывный лист пористой целлюлозной матрицы и размещают его на поверхности суспензии 106. Поскольку суспензия является влажной, а целлюлозная матрица является пористой, эта целлюлозная матрица абсорбирует часть суспензии и оказывается встроенной внутрь суспензии.
На фиг. 2 показан схематичный чертеж, иллюстрирующий данный этап более подробно. Неупрочненную суспензию 201 подвергают литью 202 на поверхности движущейся опоры 203. Опора 203 движется в направлении, показанном стрелкой 204. На небольшом расстоянии после точки литья суспензии по ходу потока, лист пористой целлюлозной матрицы 205 размещают 206 на литой суспензии 201. Целлюлозная матрица 205 оказывается встроенной в литую суспензию, образуя таким образом упрочненную целлюлозой суспензию 207.
В качестве альтернативы (не показана), лист пористой целлюлозной матрицы может разматываться и наноситься на движущуюся опору до литья гомогенизированной суспензии. Затем гомогенизированная суспензия может быть подвергнута литью на листе пористой целлюлозы на движущейся опоре. Как описано выше, поскольку суспензия является влажной, а целлюлозная матрица является пористой, эта целлюлозная матрица абсорбирует часть суспензии и оказывается встроенной внутрь суспензии.
Затем литую суспензию, теперь содержащую лист пористой целлюлозы 207, сушат с образованием гомогенизированного табачного полотна. Этап 107 сушки включает в себя сушку литого полотна с помощью пара и нагретого воздуха. Предпочтительно, сушку с помощью пара осуществляют с той стороны литого полотна, которая находится в контакте с основой, тогда как сушку с помощью нагретого воздуха осуществляют со свободной стороны литого полотна.
Предпочтительно, по завершении этапа 107 сушки удаляют гомогенизированное табачное полотно с опоры. Гомогенизированное табачное полотно предпочтительно наматывают в один или более рулонов на этапе 108 намотки, например, с образованием одного исходного рулона. Этот исходный рулон можно затем использовать для изготовления рулонов меньшего размера с помощью процесса продольной резки и образования рулонов меньшего размера. Указанные рулоны меньшего размера можно затем использовать для изготовления образующего аэрозоль изделия (не показано).
Полотно из гомогенизированного табачного материала может использоваться для образования образующих аэрозоль субстратов для использования в образующих аэрозоль изделиях. Например, лист из гомогенизированного табачного материала может быть собран с образованием стержня образующего аэрозоль субстрата для нагреваемого образующего аэрозоль изделия.
Были измерены разрушающее усилие и деформация при разрушении листа из гомогенизированного табака, изготовленного согласно тому, как описано выше. Было обнаружено, что как прочность, так и деформация значительно повысились по сравнению с гомогенизированным табачным листом, содержащим примерно такое же количество целлюлозных волокон в виде несвязных волокон, добавленных в суспензию (в контрольном или сравнительном гомогенизированном табачном полотне). Кроме того, было обнаружено, что прочность при растяжении в продольном направлении листа составляет примерно в два раза выше, чем прочность при растяжении в поперечном направлении листа.
Кроме того, были изготовлены образующие аэрозоль изделия как из упрочненного гомогенизированного табачного полотна, образованного согласно тому, как раскрыто выше, так и из сравнительного гомогенизированного табачного полотна. Эти изделия были подвергнуты курению при условиях, предписанных Министерством здравоохранения Канады, и были измерены скорости переноса никотина и глицерина. Было обнаружено, что скорости переноса в обоих изделиях были весьма схожими, и это показывает, что обеспечена возможность повышения прочности табачного материала без существенных изменений в доставке аэрозоля.