ФИЛЬТР ДЛЯ СИГАРЕТ

Полезная модель относится к табачной промышленности и может быть использована при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками и/или катализаторами.
Вещества, образующиеся при пиролизе табака и вдыхаемые курильщиками, обладают широким спектром вредного воздействия. В процессе курения образуются также свободные радикалы. Исследования показывают, что свободные радикалы обладают мутагенными свойствами, способствуют образованию рака дыхательных путей, сердечно-сосудистым заболеваниям. Известно, что при поступлении дыма в легкие курильщика кровь вместо того чтобы обогатиться кислородом, насыщается «угарным газом» (СО), который соединяясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин, в результате чего значительная часть гемоглобина исключается из процесса образования оксигемоглобина, необходимого для утилизации кислорода тканями организма, что приводит к гипоксии тканей, являющейся первопричиной множества болезней. Известные в настоящее время фильтры для сигарет недостаточно эффективно сорбируют содержащиеся в табачном дыме токсические вещества, поэтому задача усовершенствования таких фильтров является актуальной.
1
1
Известны различные фильтры, уменьшающие содержание токсических веществ в табачном дыме, выполненные из волокон органического полимера, например ацетатного, целлюлозного или ацетатцеллюлозного волокна с нанесенными на него или размещенными между волокнами веществами (добавками), обладающими адсорбционными свойствами. В качестве таких веществ могут использоваться простые вещества типа растворимых в воде солей двухвалентных металлов (например, ацетат железа, ацетат меди, сульфат цинка и т.д.), легко связывающих никотин (Патент США 4397321, кл. A24D 15/28, 1983), и органических кислот (например, салициловая), связывающих содержащиеся в табачном дыме альдегиды (Патент РФ 2045921, кл. A24D 3/16, 1995). Известный фильтр позволяет комплексно удалять вредные компоненты из твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма, однако он недостаточно полно улавливает N-нитрозосоединения.
1
Наиболее ближайшим к заявляемому фильтру - прототипом является фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей (секций) и размещенного между этими секциями адсорбирующего средства в виде лигнина в количестве 22-66 мг/сигарету. (Патент РФ 2010545, кл. A24D 3/14, опубл. 15.04.94). Известный фильтр позволяет снизить в табачном дыме содержание смолы, никотина, окиси углерода и летучих нитрозаминов в среднем на 20,2% - по смоле; на 68,5% - по никотину; на 58,8% - по окиси углерода и на 87,5% - по летучим нитрозаминам. Лигнин является одним из основных структурных компонентов растений, особенно древесины. Известный фильтр недостаточно эффективно улавливает вредные компоненты твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма.
Задачей полезной модели является создание фильтра для сигарет со следующими свойствами: высокая степень очистки табачного дыма; иммуномодулирующее действие.
Поставленная техническая задача достигается предложенным фильтром для сигарет, состоящим из двух частей, выполненных из волокнистого материала и размещенного между этими частями адсорбирующего средства, который дополнительно содержит слой из лечебно-травянистого сырья, расположенный внутри адсорбирующего средства и делящий последний на две части, а само адсорбирующее средство выполнено в виде смеси из активированного угля и гопкалита.
Гопкалит может быть в порошкообразном виде или в виде гранул. Размер частиц порошкообразного гопкалита составляет 0,4-0,8 мкм, а диаметр гранул 1-2 мм. Слой из лечебно-травянистого сырья составляет 1/5-1/10 часть длины фильтра. Волокнистый материал представляет собой целлюлозный, ацетатцеллюлозный или ацетатный фильтр. Слой из лечебно-травянистого сырья представляет собой измельченные вегетативные органы эхинацеи пурпурной (соцветия, корни и листья), высушенные до влажности 15-17%. Смесь адсорбирующего средства содержит 50% активированного угля и 50% гопкалита.
2
Гопкалит представляет собою смесь активных окислов металлов, являющихся отличным катализатором для окисления СО в СО кислородом воздуха.
Слой из лечебно-травянистого сырья состоит из эхинации пурпурной (Echinacea Purpurea Moench) - многолетнее травянистое растение семейства астровых (Asteraceae), высотой до 60 см и более.
35
46
20
Все органы растения содержат полисахариды, эфирное масло (в цветках 0,13-0,48%, в корнях 0,04-0,22%). В корнях обнаружены гликозид эхинакозид CHO (до 1%), бетаин (0,1%), смолы (1,9%), органические кислоты (пальмитиновая, линолевая, церотиновая), а также фитостерины. Основными действующими веществами, обладающими иммуномодулирующей активностью, являются оксикоричные кислоты. Помимо этого в растении содержатся: мальтоза, макро- и микроэлементы (селен, кальций, калий, магний, железо, цинк, кобальт, марганец, никель, ванадий и др.); провитамин А и витамин С, фенольные соединения (рутин, антоцианы, оксикоричные кислоты); белки, сапонины, липофильные вещества. Способность модулировать иммунитет связывают с входящими в ее состав оксикоричными кислотами. Для полной экстракции рутина и оксикоричных кислот достаточно температуры табачного дыма на выходе из сигареты.
Для введения в фильтр используют измельченные вегетативные органы растения (соцветия, корни и листья), высушенные до влажности 15-17%.
На фигуре 1 представлен продольный разрез фильтра для сигарет:
1-порция табака сигареты;
2-адсорбирующий материал;
3-слой лечебно-травянистого сырья;
4-волокнистый материал;
2
2
Механизм действия фильтра следующий: табачный дым, частично очищенный волокнистым материалом 4 от частиц смол, присутствующих в табачном дыме, поступает в адсорбирующий материал 2, где происходит частичное окисление СО в СО, далее дым поступает в слой лечебно-травянистого сырья 3, где нагретый дым способствует экстракции упомянутых веществ, далее дым обогащенный рутинном и оксикоричными кислотами поступает во второй слой адсорбирующего материала 2, где происходит полное окисление СО в СО, после обогащенный дым проходит через волокнистый материал 4, в котором полностью очищается от частиц смол, присутствующих в виде аэрозоля в табачном дыме.
Предложенный фильтр для сигарет конструктивно может быть выполнен всеми известными технологическими способами, которые используются при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками.
Сигареты изготавливают из табачной мешки, максимально приближенной к производственной для сигарет полного вкуса, с использованием высокотлеющей сигаретной бумаги, перфорированного ободка и ацетатного фильтра длиной 20-30 мм. В состав фильтра вводят дополнительной прослойкой смесь активированного угля и гопкалита в виде порошка, преимущественно в количестве 6-40 мг/сигарету, или гранул, преимущественно в количестве 10-40 мг/сигарету, а также прослойку из лечебно-травянистого сырья в количестве 80-220 мг/сигарету.
Затем каждую партию сигарет выдерживают в климатических шкафах и рассортировывают на специальных весах по массе на несколько групп. После этого все группы сигарет пропускают через прибор по определению сопротивления затяжки и к проведению исследовании токсичности дыма отбирают только те сигареты, колебание сопротивления затяжки которых составляет не более ±5% от среднего значения.
Затем определяют содержание влажного и сухого конденсата в дыме сигарет, окиси углерода, смолы, никотина, окиси азота и летучих нитрозаминов.
Определяющим отличием заявляемого фильтра является использование в качестве адсорбирующего средства смеси из активированного угля и гопкалита в оптимальном количестве 6-60 мг/сигарету, а также прослойку из лечебно-травянистого сырья в количестве 80-220 мг/сигарету, что позволяет поглощать большее количество токсичных веществ из табачного дыма, и существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером конкретного выполнения.
Пример.
Провели исследование эффективности улавливания токсичных компонентов сигаретного дыма (никотина, смолы, окиси углерода, окиси азота) исследуемыми фильтрами с порошкообразным гопкалитом.
Для этой цели лабораторным способом была изготовлена партия сигарет (150 штук) с комбинированными фильтрами, в которых между первой (наружная) и второй (внутренней) секцией, выполненных из ацетатного волокна, поместили прослойку сорбента-катализатора в виде смеси из активированного угля и порошкообразного гопкалита в количестве 6-25 мг/сигарету, а также прослойку из лечебно-травянистого сырья в количестве 80-220 мг/сигарету. Сигареты прокуривали согласно требованиям ИСО на стандартный кембриджский фильтр. Содержимое кембриджского фильтра элюировали в абсолютном этиловом спирте. Содержание никотина в элюате определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 259 нм. Содержание смолы определяли расчетным методом по разнице между количеством сухого конденсата и никотина. Определение окиси углерода проводили на газоанализаторе фирмы "Боргвальд" спектрофотометрическим методом в инфракрасной области спектра. Для определения количества летучих N-нитрозосоединений и окиси азота использовали жидкостные ловушки с цитратно-фосфатным буфером (рН 4,5), содержащим 20 мМ аскорбиновой кислоты. Курительные свойства сигарет оценивали методом дегустации, путем сравнения опытных и контрольных образцов по стобальной системе, согласно методике, утвержденной Всероссийским НИИ табака, махорки и табачных изделий в 1997 г.Результаты исследований представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Химический состав дыма сигарет.
Химический состав дыма сигарет, мг/сиг.
Базовая
Прототип
Смесь активированного угля и порошкообразного гопкалита, и лечебно-травянистое сырье
Смесь активированного угля и гранулированного гопкалита, и лечебно-травянистое сырье
Никотин
1,50
1,14
0,90
1,01
Смола
15,80
12,8
11,6
12,1
Рутин
-
-
0,26
0,31
Оксикоричные кислоты
-
-
0,18
0,23
Синильная кислота
0,0080
0,0056
0,0034
0,0048
Акролеин
0,0045
0,0028
0,0017
0,0020
Ацетальдегид
0,0160
0,0141
0,0126
0,0128
Аммиак
0,0037
0,0019
0,0012
0,0012
Диоксид углерода
0,0042
0,0032
0,0018
0,0023
Фенол
0,0031
0,0021
0,0008
0,00012
Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что использование порошкообразного гопкалита и сырья эхинацеи позволяет снизить содержание смолы и никотина в табачном дыме сигарет и обогатить табачный дым рутином и оксикоричными кислотами, которые обладают иммуномодулирующим действием.