РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОФИЛЯ ЗАТЯЖЕК
CONTROL OF TENSION PROFILE

Область техники
Изобретение относится к инкапсулированным разбавителям для включения в "продукты для нагрева без горения".
Уровень техники
Продукты/изделия для нагрева без горения, на которые иногда ссылаются как на курительные изделия негорючего типа, разработаны в качестве возможной альтернативы традиционным курительным изделиям, таким как сигареты. Главный принцип заключается в том, что продукт нагревает табак для испарения низкокипящих компонентов, но без пиролиза или горения табака или летучих компонентов (хотя в процессе обычного использования может иметь место некоторое обугливание табака). Это испарение приводит к образованию пара, который вытягивается через продукт и затем конденсируется с образованием аэрозоля и вдыхается курильщиком. Испарившиеся компоненты включают воду, никотин, увлажнители и легкие летучие компоненты.
Настоящее изобретение относится, в частности, к тем продуктам для нагрева без горения, которые включают в себя источник тепла и часть, генерирующую аэрозоль, такую как табачный жгут, из которой в процессе использования испаряются некоторые компоненты. В подобных продуктах источником тепла может быть изделие из твердого углистого материала, полученное формованием из экструдируемых заготовок, которое зажигается для обеспечения теплом испарения и после зажигания продолжает тлеть и генерировать тепло. Для того чтобы избежать горения при контакте с зажженным источником тепла, эту часть продукта окружают негорючим материалом, таким как стекловолокно, листом бумаги, содержащим стекловолокно, керамикой или листом бумаги, изнутри покрытым металлической фольгой. Продукты для нагрева без горения также включают часть, генерирующую аэрозоль, смежную с источником тепла. Эта часть обычно имеет цилиндрическое тело, внешне похожее на табачный жгут традиционной сигареты. Она включает компоненты, которые должны испариться в процессе использования. Эта часть включает табак и часто содержит отдельные секции, имеющие разные функции, включая испарительную камеру (например, содержащую табак и агент, генерирующий аэрозоль), смежную с источником тепла, и охлаждающую камеру (например, содержащую измельченный восстановленный табачный лист) ниже по направлению к загрузочному концу продукта. Фильтр или мундштук обычно размещают у загрузочного конца продукта, и он может включать, например, ацетат целлюлозы.
Эти продукты для нагрева без горения включают агенты, генерирующие аэрозоль, такие как пропиленгликоль (ПГ) и глицерин.
Одна их главных задач продуктов для нагрева без горения заключается в том, чтобы заслужить признание потребителя как альтернатива традиционным курительным изделиям. Один из подходов к достижению этого признания зависит от того, будет ли иметь продукт для нагрева без горения такое же впечатление, как курительные изделия (хотя отмечается, что можно так же или альтернативно достичь признания другими средствами).
Выражением впечатления от курения традиционного курительные изделия является так называемый "профиль затяжки", также называемый "профиль затяжки за затяжкой". Это относится к общему выходу частиц (мг/сиг.) в каждой затяжке при израсходовании курительные изделия. Общий выпуск частиц традиционной сигареты относительно мал при первой паре затяжек, однако наблюдается тенденция к постепенному возрастанию к конечным затяжкам. Это дает курильщику ощущение постепенного увеличения интенсивности дыма.
В противоположность этому, в случае продуктов для нагрева без горения, профиль затяжки имеет тенденцию к очень слабому началу перед быстрым увеличением в первые несколько затяжек. Затем выпуск частиц снижается до тех пор, пока продукт не израсходуется. Это происходит, главным образом, потому, что эти продукты требуют нескольких затяжек для достижения оптимальной температуры, после чего они дают высокий выход аэрозоля. Однако объем выпуска затяжки быстро уменьшается в процессе использования, так как имеющийся агент, генерирующий аэрозоль, такой как ПГ, выпаривается и истощается. В результате известно, что такие продукты для нагрева без горения имеют недостаток, заключающийся в том, что они имеют тенденцию к уменьшению органолептических свойств к концу продукта в сравнении с традиционной сигаретой (см фиг.1).
Поэтому задачей настоящего изобретения является модификация профиля затяжек продуктов для нагрева без горения, например, для получения профиля, который имеет более близкое сходство с таковым традиционного курительного изделия.
Было сделано открытие, что хотя агенты, генерирующие аэрозоль, испаряются в процессе использования продукта для нагрева без горения, испарение некоторых агентов при более низких температурах может обусловить проблемы при хранении продуктов. Конкретно, некоторые агенты, генерирующие аэрозоль, могут мигрировать при хранении и впоследствии теряться в атмосфере или взаимодействовать с другими частями продукта, такими как окружающая бумажная обертка. Это может также привести к окрашиванию или маркировке продукта самим агентом или соединениями, выделившимися при взаимодействии агента. Поэтому желательно иммобилизовать агент, генерирующий аэрозоль, внутри продукта для нагрева без горения до тех пор, пока этого не требуется.
Кроме того, когда агенты, генерирующие аэрозоль, включены в продукты для нагрева без горения, в настоящее время нет способа регулирования их испарения и, следовательно, их влияния на профиль затяжек продукта.
Задачей настоящего изобретения является улучшение показателей продуктов для нагрева без горения и решение вышеупомянутых проблем путем регулирования выделения агентов, генерирующих аэрозоль.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается продукт для нагрева без горения, включающий инкапсулированный агент, генерирующий аэрозоль.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается применение инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль, в продукте для нагрева без горения, для регулирования профиля затяжек.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показано:
на фиг.1 представлен график, показывающий общий выпуск частиц сигареты при затяжке за затяжкой в сравнении с таковым продукта для нагрева без горения, Eclipse (R.J.Reynolds), при трех разных режимах курения,
на фиг.2 представлен график, показывающий выпуск разбавителя сигареты при затяжке за затяжкой в сравнении с таковым продукта для нагрева без горения, Eclipse (R.J.Reynolds).
Подробное описание
Продукты для нагрева без горения, согласно предлагаемому изобретению, включают инкапсулированный агент, генерирующий аэрозоль, где инкапсуляция обеспечивает регулирование выделения агента в процессе использования продукта для нагрева без горения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения инкапсуляция регулирует по времени выделение агента, генерирующего аэрозоль, в процессе использования продукта для нагрева без горения, для обеспечения постепенного и устойчивого выделения агента, генерирующего аэрозоль, и тем самым более эффективного регулирования объема выпуска затяжки. В случае некоторых агентов, генерирующих аэрозоль, инкапсуляция может также увеличить стабильность агента и/или предотвратить его миграцию внутри продукта.
Агент, генерирующий аэрозоль, представляет собой вещество, которое генерирует аэрозоль при нагреве. Агентом, генерирующим аэрозоль, может быть, например, генератор аэрозоля на основе полиола или генератор аэрозоля на другой основе. Он может быть твердым или жидким при комнатной температуре, но предпочтительно является жидкостью при комнатной температуре. Подходящие полиолы включают сорбит, глицерин и гликоли, подобные пропиленгликолю или триэтиленгликолю. Подходящие не-полиолы включают одноатомные спирты, высококипящие углеводороды, кислоты, такие как молочная кислота, и сложные эфиры, такие как диацетин, триацетин, триэтилцитрат или изопропилмиристат. В качестве агентов, генерирующих аэрозоль, можно также использовать сложные эфиры алифатических карбоновых кислот, такие как метилстеарат, диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Можно использовать сочетание агентов, генерирующих аэрозоль, в равных или различных пропорциях. В частности, предпочтительны полиэтиленгликоль и глицерин, тогда как триацетин труднее стабилизировать и также он требует инкапсуляции для предотвращения миграции внутри продукта.
На стабильность и миграцию агентов, генерирующих аэрозоль, в условиях окружающей среды влияют несколько факторов. Эти факторы включают в себя гидрофобность или гидрофильность, вязкость, давление насыщенного пара при комнатной температуре, точку кипения, молекулярную структуру (такую как водородная связь или силы Ван-дер-Ваальса) и абсорбционное/адсорбционное взаимодействие между агентом, генерирующим аэрозоль, и субстратом. Некоторые аэрозоли имеют проблемы с миграцией в большей степени, чем другие, например, было обнаружено, что триацетин, изопропилмиристат и триэтилцитрат, в частности, предрасположены к миграции и поэтому они выигрывают при иммобилизации инкапсуляцией, в соответствии с настоящим изобретением.
Другим важным фактором является уровень дозировки агента, генерирующего аэрозоль. Например, если агент, генерирующий аэрозоль, такой как глицерин, ввести в большом количестве, проблемы миграции могут быть все еще значительными.
Уровень дозировки агента, генерирующего аэрозоль, в настоящем изобретении зависит от конкретного агента. Агент, генерирующий аэрозоль, вводят в количестве до 95 мас.% от части, генерирующей аэрозоль.
Продукт может также содержать не инкапсулированные агенты, генерирующие аэрозоль, однако подобные не инкапсулированные агенты, генерирующие аэрозоль, предпочтительно должны быть стабильными при хранении, такими как глицерин.
Инкапсулированный агент, генерирующий аэрозоль, инкапсулирован защитным материалом, который не только препятствует миграции при хранении продукта для нагрева без горения, но также обеспечивает регулируемое выделение агента при использовании.
Защитным материалом (также называемым в данном документе инкапсулирующим материалом) может быть таковой, который плавится, разлагается, реагирует, разрушается, набухает или деформируется с выделением агента, генерирующего аэрозоль, при температуре выше комнатной температуры, но ниже температуры, достигаемой внутри продукта для нагрева без горения в процессе использования. В вариантах осуществления изобретения защитный материал выделяет значительные количества агента, генерирующего аэрозоль, при температуре выше 50°С, предпочтительно выше 60°С, 70°С, 80°С или 90°С. Время, затрачиваемое на выделение агента, генерирующего аэрозоль, можно регулировать толщиной защитного материала.
Защитным материалом может быть, например, полисахарид или целлюлозный защитный материал, желатин, камедь, гель, воск или их смесь. Подходящие полисахариды включают альгинат, декстран, мальтодекстрин, циклодекстрин и пектин. Подходящие целлюлозные материалы включают метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и простые эфиры целлюлозы. Подходящие камеди включают гуммиарабик, камедь гхатти, трагакантовую камедь, камедь карайи, камедь бобов рожкового дерева, камедь акации, камедь рожкового дерева, камедь семян айвы и ксантановую камедь. Подходящие гели включают агар, агарозу, каррагенин, фуроидан и фурцелларан. Подходящие воски включают карнаубский воск.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения защитный материал включает полисахарид. В особенности предпочтителен альгинат благодаря его способности к инкапсуляции. Альгинат представляет собой, например, соль альгиновой кислоты, этерифицированный альгинат или глицерилальгинат. Соли альгиновой кислоты включают альгинат аммония, триэтаноламинальгинат и альгинаты металлов I и II групп, подобные альгинату натрия, калия, кальция и магния. Этерифицированные альгинаты включают в себя пропиленгликольальгинат и глицерилальгинат.
В варианте осуществления изобретения защитный материал представляет собой альгинат натрия и/или альгинат кальция. Альгинат кальция обеспечивает более высокую степень ингибирования миграции агента, генерирующего аэрозоль, при температуре окружающей среды, чем альгинат натрия, но также может выделять агент, генерирующий аэрозоль, при более высокой температуре, чем последний.
В другом варианте осуществления изобретения предлагается камедь акации в качестве защитного материала для инкапсуляции триацетина.
В некоторых вариантах осуществления изобретения инкапсулированный агент, генерирующий аэрозоль, инкапсулируют с использованием двух или более инкапсулирующих материалов, например, в отдельных слоях.
Для того чтобы обеспечить требуемое распределение по времени выделения агента, генерирующего аэрозоль, используют разные материалы для инкапсуляции или разные подходы к инкапсуляции. Например, для обеспечения мгновенного выделения агента, генерирующего аэрозоль, при зажигании продукта для нагрева без горения, часть, генерирующая аэрозоль, может включать в себя стабильный агент, генерирующий аэрозоль, такой как глицерин, в не инкапсулированной форме, нанесенный непосредственно на табак. Для выделения вскоре после этого можно предусмотреть агент, генерирующий аэрозоль, который инкапсулирован с использованием защитного материала с относительно низкой точкой плавления, тонким защитным слоем и/или защиты, полученной смешением защитного материала с агентом, генерирующим аэрозоль, для обеспечения немедленного выделения, когда температура в части продукта, генерирующего аэрозоль, начинает расти. Наконец, можно предусмотреть другой агент, генерирующий аэрозоль, для замедленного выделения, и этот агент может быть инкапсулирован с использованием защитного материала с относительно высокой точкой плавления или относительно толстым защитным слоем, и/или агент, генерирующий аэрозоль, полностью окружен защитным материалом, для задержки выделения до тех пор, пока защита не будет нарушена существенным образом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения защитный материал наносят на частицы материала носителя (такие как частицы материала сорбента), несущего агент, генерирующий аэрозоль. Подобное нанесение защитного материала выполняют любым подходящим методом, известным специалистам, или описанным в данном документе, который не вызывает полной потери агента, генерирующего аэрозоль, в процессе. Подобные методы включают, например, сушку распылением, совместную экструзию, гранулирование и т.п. Предпочтительно, по существу, потери агента, генерирующего аэрозоль, не наблюдаются из-за стадии нанесения защитного материала. В варианте осуществления изобретения защитный материал или его предшественник распыляют на частицы материала носителя.
Например, частицы материала носителя, несущего агент, генерирующий аэрозоль, распыляют с водным раствором альгината натрия и сушат с образованием на поверхности водорастворимой пленки альгината натрия. Альтернативно, частицы материала распыляют с альгинатом натрия и затем обрабатывают источником ионов кальция с образованием нерастворимой в воде пленки геля, покрывающей альгинат кальция. В некоторых вариантах осуществления изобретения ионы кальция уже могут присутствовать естественным образом.
В полученном продукте отдельные частицы агента, генерирующего аэрозоль, окружены защитным материалом, и дальнейшая миграция агента затруднена в условиях окружающей среды. Альтернативно, агент смешивают с защитным материалом перед нанесением на носитель, так что в полученном продукте защитный материал находится в гомогенной смеси с агентом. Еще в одной альтернативе агент предварительно инкапсулируют с защитным материалом перед нанесением на носитель (и, таким образом, он не находится в близком контакте с носителем). В настоящем изобретении можно использовать одну или любую комбинацию этих подходов.
В частном предпочтительном варианте защитный материал, используемый для инкапсуляции агента, генерирующего аэрозоль, выделяет агент, генерирующий аэрозоль, способом, зависящим от температуры. Этого достигают использованием защитного материала с точкой плавления, обеспечивающей выделение инкапсулированного агента при воздействии данной температуры, в процессе обычного использования продукта для нагрева без горения.
Для обеспечения регулирования выделения агента, генерирующего аэрозоль, в течение всего периода использования продукта для нагрева без горения, инкапсулированный агент, генерирующий аэрозоль, будет предпочтительно постепенно выделять агент, генерирующий аэрозоль, а не весь агент одновременно. В одном варианте осуществления изобретения этого достигают использованием нескольких защитных материалов с разными точками плавления. Капсулы, изготовленные из материала с низкими точками плавления, будут выделять агент, генерирующий аэрозоль, раньше, чем капсулы, изготовленные из материала с более высокими точками плавления. В другом варианте осуществления изобретения защитный материал используют для образования капсул с разной толщиной стенок, более толстые стенки требуют больше времени для плавления и выделения агента, генерирующего аэрозоль, чем более тонкие стенки. В подобном варианте осуществления изобретения используют несколько разных инкапсулирующих материалов. Еще в одном варианте осуществления изобретения выбор позиции инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль, внутри продукта способствует регулированию распределения по времени выделения, главным образом, когда наблюдается тенденция к градиенту температуры вдоль длины продукта для нагрева без горения. Выбор позиции инкапсулированного агента вдоль длины табачного жгута продукта обеспечивает регулирование распределения по времени выделения агента, генерирующего аэрозоль, с выделением, распределенным в целом периоде использования продукта, причем инкапсулированный агент, расположенный ближе к источнику тепла, выделяется раньше, а таковой, расположенный ближе к мундштуку продукта, выделяется позднее.
В другом подходе инкапсулированный материал является хрупким, и выделение агента, генерирующего аэрозоль, регулируют вручную, потребитель должен раздавить одну или более капсул для увеличения выхода. Это дает возможность потребителю регулировать профиль затяжек продукта.
Подобное применение инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль, в продукте для нагрева без горения обеспечивает любой требуемый профиль затяжек, измеренный в курительной машине. Таким образом, продукт для нагрева без горения разрабатывается с целью имитации профиля традиционной сигареты с постепенным увеличением выхода с каждой затяжкой. Альтернативно, профиль затяжки можно разработать таким образом, чтобы он был намного более плоским с последовательным выходом в течение всего времени потребления продукта.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вместе с агентом, генерирующим аэрозоль, инкапсулируют другие компоненты, например другие разбавители и/или ароматизаторы. Эти компоненты можно также или альтернативно включать в продукт для нагрева без горения в отдельных капсулах.
Включение ароматизаторов, которые выделяются вместе с агентом, генерирующим аэрозоль, может быть особо привлекательно, так как ощущение потребителем снижения запаха будет сопровождаться уменьшением выделения агента, генерирующего аэрозоль, что в свою очередь указывает на то, что продукт закончен.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения продукт для нагрева без горения включает в себя источник тепла и часть, генерирующую аэрозоль, которая состоит из отдельных секций, содержащих табак. В некоторых вариантах осуществления изобретения отдельные секции включают в себя разные количества инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль, или разные типы инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль. Например, в секциях, более близких к загрузочному концу продукта, может находиться больше инкапсулированного материала, чем в таковых, более близких к источнику тепла. Альтернативно, природа агента, генерирующего аэрозоль, и/или природа защитного материала могут отличаться в разных секциях части продукта, генерирующей аэрозоль, для того чтобы способствовать регулированию выделения агента, генерирующего аэрозоль, в процессе использования продукта.
Миграции агента, генерирующего аэрозоль, между разными частями продукта для нагрева без горения (например, между смежными табачными секциями) можно избежать с помощью инкапсуляции, что поможет обеспечить получение прогнозируемых и воспроизводимых результатов даже при использовании относительно нестабильных агентов, генерирующих аэрозоль, таких как триацетин.
Несмотря на то что вышеприведенное подробное описание концентрируется на включении инкапсулированного агента, генерирующего аэрозоль, в конкретный тип продукта для нагрева без горения, может быть целесообразно его включение в другие типы продуктов для нагрева без горения.
Примеры
v
v
Триацетин (соединение, широко известное как разбавитель дыма) был инкапсулирован в камеди акации с использованием техники сушки распылением с получением тонкоизмельченного порошка со средним размером частицы (D) 53 мм. Полученные капсулы далее были покрыты альгинатом натрия с низкой вязкостью, используя технику псевдоожиженного слоя. Затем частицы обработали хлоридом кальция для поперечной сшивки альгината и улучшения его защитных свойств. Полученные капсулы имели средний размер частиц (D) 610 мкм, плотность утряски 410 г/литр и содержание триацетина 17,0 мас.%. Эти капсулы обозначены как капсула 1.
v
Вторая партия инкапсулированного триацетина была приготовлена с использованием другого метода. Триацетин инкапсулировали в карнаубском воске с использованием техники охлаждения (гранулирования) распылением. Полученные капсулы имели средний размер частиц (D) 438 мкм и содержание триацетина 20,4 мас.%. Эти капсулы обозначены как капсула 2.
Сигареты Eclipse (RJ Reynolds Tobacco) представляют собой "продукты для нагрева без горения", которые используют тепло сгорания угольной пробки для испарения разбавителя дыма (глицерин) с образованием аэрозоля, подобного дыму, для вдыхания. В сигаретах Eclipse имеются два разных типа табака; секция, содержащая высокие уровни разбавителя, близкая к горючему углю у головки сигареты, и вторая секция у загрузочного конца сигареты, не содержащая разбавитель. Высокий процент дыма из сигарет Eclipse составляет глицерин.
При использовании сигарет Eclipse было вырезано окно через обертку табака в головную секцию табака (ближайшую к головке сигареты) и удалено примерно 130 мг табака. Табак был заменен примерно 235 мг капсулы 1. Затем окно в обертке табака закрыли откидной спинкой обертки табака и разрез закрыли, используя клей и обычную сигаретную бумагу. Второе окно вырезали через обертку табака в заднюю секцию табака (ближайшую к загрузочному концу) и удалили примерно 150 мг табака. Табак заменили примерно 196 мг капсулы 6. Окно в обертке табака закрыли откидной спинкой обертки табака и разрез заклеили клеем и обычной сигаретной бумагой.
Приготовили 15 сигарет с капсулами и выкурили их на курительной машине Borgwaldt RM20D в интенсивном режиме курения (55 мл затяжка продолжительностью 2 секунды, каждые 30 секунд с блокировкой вентиляции наконечника). Все твердые частицы собрали на Cambridge Filter Pads на основе затяжка за затяжкой. Фильтровальные подушки анализировали на триацетин.
Для сравнения, не модифицированные сигареты Eclipse выкурили в том же режиме затяжка за затяжкой и фильтровальные подушки анализировали на глицерин.
Результаты (показанные на фиг.2) указывают на то, что глицерин из не модифицированной контрольной сигареты входит в основной поток дыма из затяжки один и быстро возрастает после затяжки два. В противоположность этому, инкапсулированный триацетин не входит в основной поток дыма в значительных количествах до затяжки четыре, и скорость выделения в дым ниже, чем при сравнении с глицерином. Это указывает на контролируемое выделение разбавителя в основной поток дыма.