ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ, В ЧАСТНОСТИ ТАБАЧНЫЙ, МАТЕРИАЛ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО РАЗБАВИТЕЛЕЙ ДЫМА
CELLULOSE, IN PARTICULAR TOBACCO, MATERIAL, INCLUDING ONE OR SEVERAL SMOKE DILUENTS

Настоящее изобретение относится к целлюлозным материалам (таким как табак), которые содержат один или несколько разбавителей дыма, способам приготовления этого целлюлозного материала и его использованию.
Горючие табачные продукты или курительные изделия, такие как сигареты, образуют дым при использовании, генерируемый при неполном сгорании табака и/или других наполнителей. Термин "основной дым" относится к смеси газов и твердых частиц (аэрозоль), проходящей вниз табачного жгута курительного материала и выпускаемой через конец фильтра. Основной дым содержит дым, который втягивается через тлеющую зону курительного изделия и, как правило, содержит такие компоненты, как "смола", никотин и монооксид углерода (CO). Эти компоненты известны в области техники, к которой относится изобретение, как "поставщики дыма".
В попытке снижения содержания поставщиков дыма использовали несколько стратегий, таких как улучшение селективной фильтрации сигаретного дыма.
Кроме того, известно, например, включение наполнителей в курительный материал курительных изделий, таких как сигареты, в частности, негорючих наполнителей. Подобные наполнители включают неорганические материалы, такие как доломит, диатомовая земля, карбонат кальция, оксид магния и оксид алюминия и органические материалы, такие как крахмалы, целлюлозы, пектины, альгинаты или другие материалы, известные специалистам, которые могут действовать как связующие для наполнителей.
Однако недостаток подобных наполнителей заключается в том, что они могут изменить вкусовые характеристики дыма и аромат курительного изделия, что может быть неприемлемо для курильщиков.
Известно включение разбавителей в курительные изделия, такие как сигареты. Разбавители представляют собой соединения, которые испаряются в процессе курения и переходят в главный дым в аэрозольной форме. Обычно их выбирают таким образом, чтобы они переходили в дым по существу незатронутыми. Другие компоненты дыма (компоненты, извлеченные из табака, в случае курительных изделий, содержащих табак) таким образом "разбавляются" с помощью этих средств.
Подобные разбавители дыма можно включать в твердой форме, такой как порошок, который просто смешивают с целлюлозным материалом или наполнителем. Однако подобные порошки легко теряются при последующей обработке в процессе изготовления курительного изделия.
Альтернативно разбавители дыма можно добавить в виде жидкости или геля, которые распыляют на целлюлозный материал или наполнитель или смешивают с ними, или же покрывают ими целлюлозный материал или наполнитель, так что некоторое количество наполнителя остается на материале после сушки. Разбавитель дыма можно ввести с летучей жидкостью, такой как соответствующий растворитель, и распылить на наполнитель или табачный материал. Растворитель испаряется, оставляя разбавитель дыма на поверхности табака или наполнителя.
Однако эти методы могут привести лишь к покрытию разбавителем поверхности заданного материала. Присутствие разбавителя дыма на поверхности целлюлозного материала или наполнителя может иметь неблагоприятные последствия при последующей обработке в процессе изготовления курительного изделия. Другая проблема, связанная с включением разбавителя подобным образом, заключается в том, что это может повлиять на поверхностные свойства целлюлозного материала, например, делая его липким, что имеет крайне неблагоприятное влияние на обработку материала, в частности, вызывает тенденцию к слипанию и потере сыпучести.
Необходимо максимизировать количество разбавителя дыма, который может быть включен в курительный материал для введения в курительные изделия. Также необходимо добавлять разбавитель дыма таким образом, чтобы исключить проблемы, связанные с обработкой курительного материала.
Под термином "обработка" подразумевают любой аспект способа, известного специалистам, который используют при изготовлении горючего табачного продукта. Например, смешение и резка целлюлозного материала и изготовление курительных изделий.
Желательно предоставить целлюлозный материал, содержащий более высокое количество разбавителя дыма в сравнении с известным сравнимым целлюлозным материалом без чрезмерного негативного влияния на другие свойства материала и продуктов, в которых он используется. Например, компоненты курительного материала курительного изделия должны быть идеально сыпучими с минимальной липкостью. Это обеспечивает легкость манипулирования с ними и обработки этих материалов. Кроме того, желательно, чтобы добавление разбавителя дыма и присутствие разбавителя дыма в целлюлозном материале или на нем не имело значительного или негативного влияния на аромат и вкусовые характеристики курительного изделия.
Одно из преимуществ настоящего изобретения заключается в том, что оно предлагает курительный материал, включающий целлюлозный материал с введенным в него разбавителем(ями) дыма, который также сохраняет требуемые свойства курительного материала.
Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно предлагает способ обеспечения целлюлозного материала, включающего разбавитель(и) дыма при диапазоне уровней включения, облегчающем гибкость при потенциальной оптимизации разбавления дыма.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается целлюлозный материал, к которому добавлен разбавитель дыма, по меньшей мере некоторое количество разбавителя дыма удерживается внутри клеточной структуры целлюлозного материала, причем разбавитель дыма удерживается внутри и, необязательно, на целлюлозном материале в количестве, большем или равном 5% в расчете на сухую массу целлюлозного материала.
В соответствии со вторым аспектом предлагается способ приготовления целлюлозного материала в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается курительное изделие, включающее целлюлозный материал в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения и/или приготовленный способом в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления курительного материала, включающий смешение целлюлозного материала в соответствии с первым аспектом с одним или несколькими другими целлюлозными материалами и/или другими компонентами курительного изделия.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предлагается использование целлюлозного материала в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения при изготовлении курительного средства.
Специалисты оценят необходимость соблюдения баланса между включением разбавителя дыма в целлюлозный материал в количестве, достаточном для обеспечения требуемого снижения выпуска дыма, и обеспечением целлюлозным материалом, который можно использовать без проблем в типичном оборудовании для изготовления курительных изделий, т.е. целлюлозным материалом, который по существу является сыпучим и не липнет или иным образом затрудняет работу оборудования для изготовления сигарет. Соблюдение этого баланса облегчается настоящим изобретением, так как оно позволяет включить большее количество разбавителя в обрабатываемый целлюлозный материал без влияния на поверхность целлюлозного материала в такой степени, что это вызывает нежелательную липкость и комкование.
Термин "целлюлозный материал", используемый в настоящем описании, означает любой материал, включающий целлюлозу. Этим материалом может быть табачный материал, например стебли, листья, пыль, восстановленный табак или их смесь. Надлежащие табачные материалы включают следующие типы: вирджинский табак или табак трубоогневой сушки, табак Берлей, Ориентальный табак или смесь табачных материалов. Табак может быть разрыхленным, таким как табак, расширенный/разрыхленный сухим льдом (ТРСЛ или DIET от англ. Dry-Ice Expanded Tobacco) или обработанный другими способами, таким как экструзия. Стеблевой табак может быть предварительно обработанным или необработанным и может состоять, например, из твердых стеблей (ТС), измельченных высушенных стеблей (ИВС), стеблей, обработанных паром (СОП) или из любых их сочетаний. Предпочтительно табак, имеющий структуру с открытыми порами, используют как носитель (среду) разбавителя,
Фраза "внутри клеточной структуры", используемая в настоящем описании, означает, что разбавитель дыма находится внутри или в пределах клеточной стенки клеток целлюлозного материала или между соседними клетками целлюлозного материала. Термин "удерживаемый" показывает, что по меньшей мере некоторая часть разбавителя дыма остается внутри клеточной структуры целлюлозного материала и прилипает к поверхности целлюлозного материала при типичных условиях обработки, которой подвергают целлюлозные материалы, которые должны быть включены в курительное изделие, таких как смешение и ввод в стержень курительного материала. Вне связи с теорией можно утверждать, что нахождение разбавителя дыма в клеточной структуре целлюлозного материала облегчает "свободный поток" и обеспечивает меньшую склонность к комкованию пропитанных материалов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения масса упомянутого разбавителя пара, удерживаемого внутри клеточной структуры целлюлозного материала и, необязательно, на поверхности целлюлозного материала, больше или равна 5%, 10%. 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, или 50% в расчете на сухую массу целлюлозного материала.
В некоторых вариантах осуществления изобретения целлюлозный материал представляет собой ИВС.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения целлюлозным материалом являются резаные листья или ТРСЛ. ТРСЛ подвергают обработке, которая вызывает разрыхление табачной клеточной структуры. Это имеет преимущество в том, что позволяет удерживать большее количество разбавителя внутри клеточной структуры и/или облегчает проникание разбавителя в клеточную структуру.
Предпочтительно целлюлозный материал имеет уровень влажности, пригодный для использования в обычном оборудовании для изготовления курительных изделий. Кроме того, целлюлозный материал предпочтительно имеет плотность, пригодную для использования в типичном оборудовании для изготовления курительных изделий. Например, целлюлозный материал является сыпучим и не прилипает к оборудованию для изготовления сигарет, затрудняя производство.
Требуемый уровень влажности целлюлозного материала, используемого в подобном оборудовании, должен быть менее чем примерно 20%. Таким образом, предпочтительно целлюлозный материал, предлагаемый в настоящем изобретении, имеет влажность не более чем 20%, более предпочтительно, не более чем около 18%, не более чем около 15% или не более чем около 12%.
Термины "разбавитель дыма" и "разбавитель", используемые в настоящем описании, означают материал для введения в курительное изделие, служащий для снижения выпуска дыма при тлении горючего материала и выкуривании курительного изделия. Разбавители дыма пригодны для введения в курительный материал курительного изделия.
Разбавителем является по меньшей мере один агент, образующий аэрозоль, которым, например, могут быть генератор аэрозоля полиол или не полиол, предпочтительно генератор аэрозоля не полиол. Он может быть твердым или жидким при комнатной температуре, но предпочтительно представляет собой жидкость при комнатной температуре. Надлежащие полиолы включают сорбит, глицерин и гликоли, подобные пропиленгликолю или триэтиленгликолю. Надлежащие не полиолы включают одноатомные спирты, высококипящие углеводороды, кислоты, такие как молочная кислота, и сложные эфиры, такие как диацетин, триацетин, триэтилцитрат или изопропилмиристат.
Предпочтительно разбавитель дыма имеет точку плавления менее чем около 110, 105, 100, 95, 90 или 85°C.
В настоящем изобретении разбавителями дыма предпочтительно являются глицерин, триацетин, триэтилцитрат или изопропилмиристат.
Можно использовать сочетание разбавителей в равных или разных пропорциях.
Известно, что некоторые из этих соединений включают в горючие табачные продукты для других целей, а не в качестве разбавителя дыма. Например, триацетин и диацетин ранее использовали в курительных изделиях как генераторы аэрозоля не полиолы (WO 98/57556), TEGDA, триацетин и глицерин являются известными пластификаторами. Глицерин обычно используют в табаке как гигроскопическое вещество, так как он способен улучшать гигроскопические и механические свойства табака. В US 6571801 табак содержал гигроскопические вещества, такие как глицерин, пропиленгликоль, сорбит или диэтиленгликоль в диапазоне 4-15%. Глицерин был использован как материал, генерирующий аэрозоль в курительном изделии, в диапазоне 5-20 мас.% от листового материала (см, например, WO 03/092416). Глицерин также использовали для улучшения фильтрации дыма (US 3674540; US 5860428; US 6397852).
Разбавитель дыма может присутствовать в целлюлозном материале в соответствии с предлагаемым изобретением в виде твердого вещества или жидкости при комнатной температуре.
В некоторых вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма представляет собой по существу водорастворимый материал. В альтернативных вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма не растворим в воде или плохо растворим. Еще в одном варианте осуществления изобретения разбавитель может быть растворимым в неводных растворителях.
Обычные методы добавления разбавителя к целлюлозному материалу могут привести к тому, что разбавитель превратится в покрытие поверхности целлюлозного материала. В отличие от этого, настоящее изобретение предлагает способы, обеспечивающие проникание по меньшей мере части разбавителя дыма в клеточную структуру целлюлозного материала.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения присутствие разбавителя дыма внутри клеточной структуры целлюлозного материала и, необязательно, на поверхности целлюлозного материала достигается с помощью процесса пропитки, который предпочтительно облегчает проникание разбавителя в клеточную структуру.
Предложенные в настоящем изобретении способы включают использование определенных условий до, в ходе или после внесения разбавителя дыма в целлюлозный материал и/или использование одного или нескольких носителей, с помощью которых разбавитель вносят в целлюлозный материал.
В некоторых вариантах осуществления изобретения эти способы включают одну или несколько стадий обработок целлюлозного материала до или в ходе внесения разбавителя дыма. Эти стадии обработки предназначены для усиления проникания разбавителя в целлюлозный материал при его внесении. Например, целлюлозный материал можно подвергнуть одной или нескольким обработкам, которые высушивают и/или удаляют воздух, присутствующий в материале. Целлюлозный материал можно обработать таким образом, чтобы разрушить по меньшей мере некоторые клетки, тем самым обеспечив доступ разбавителя вовнутрь клеток, который в противном случае может быть закрыт.
Стадии обработки, при которых высушивают и/или удаляют воздух из целлюлозного материала, включают тепловую обработку, обработку в вакууме, пропитку жидкостью, обработку паром, пропитку жидкостью под давлением, вакуумную лиофильную сушку и использование жидкостей в сверхкритическом состоянии.
Тепловая обработка включает нагрев целлюлозного материала до абсолютной сухости. Эта стадия обработки также приводит к удалению из клеток воздуха посредством расширения.
Вакуумная обработка включает приложение вакуума для удаления воздуха из целлюлозного материала.
Пропитка жидкостью включает внесение нагретой жидкости в холодный целлюлозный материал или холодной жидкости в нагретый целлюлозный материал для умягчения клеточных стенок и стимулирования удаления клеточного воздуха посредством вливания жидкости. Разница температур жидкости и материала может по меньшей мере составить 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 100°C или выше.
Пропитка жидкостью под давлением включает внесение под давлением нагретой жидкости к холодному целлюлозному материалу или холодной жидкости к нагретому целлюлозному материалу. Эта обработка может также включать стадию вакуумной предварительной обработки до пропитки под давлением с последующей вакуумной сушкой пропитанного материала до достижения требуемого уровня влажности. Клеточный воздух удаляют принудительным вливанием жидкости.
Обработка паром включает внесение пара для размягчения клеточных стенок целлюлозного материала и удаления клеточного воздуха посредством подачи пара.
Вакуумную лиофильную сушку можно использовать для высушивания целлюлозного материала до абсолютной сухости и удаления воздуха из клеток.
2
Воздух также можно удалить из клеток целлюлозного материала вливанием жидкостей в сверхкритическом состоянии (например, СО) с последующим расширением.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения способы, представленные в настоящем изобретении, включают по меньшей мере две стадии обработки.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения способ включает стадию обработки целлюлозного материала, которая имеет двойную функцию сушки целлюлозного материала и частичного удаления клеточного воздуха.
Предполагают, что обработка целлюлозного материала облегчает проникание разбавителя дыма в клеточную структуру целлюлозного материала в результате комбинированного влияния сушки целлюлозного материала и частичного удаления клеточного воздуха в процессе сушки. Внесение разбавителя дыма в виде раствора или суспензии обеспечивает вход разбавителя дыма в высушенные клетки целлюлозы в результате процесса капиллярного смачивания клеточных стенок.
Стадия обработки целлюлозного материала, включающая нагрев, предпочтительна в некоторых вариантах осуществления изобретения. Полагают, что может произойти дальнейшее втягивание разбавителя дыма в клетки, обработанные паром, по мере сжатия воздуха в клетках в процессе охлаждения, следующего за паровой обработкой.
Представленные в настоящем изобретении способы можно также применить к исходному целлюлозному материалу, который представляет собой предварительно обработанный целлюлозный материал, такой как измельченные листья, измельченная смесь, ИВС, СОП или ТРСЛ. При использовании подобного целлюлозного материала способ предпочтительно включает стадию обработки, включающую нагрев предварительно обработанного целлюлозного материала для усиления проникания или пропитки разбавителем дыма клеточной структуры целлюлозного материала.
В вариантах осуществления настоящего изобретения, включающих тепловую обработку, целлюлозный материал предпочтительно обрабатывают по меньшей мере около 5 минут, предпочтительно по меньшей мере около 10 минут, предпочтительно по меньшей мере около 20 минут, предпочтительно по меньшей мере около 30 минут и наиболее предпочтительно около 30-45 минут.
В вариантах осуществления настоящего изобретения, включающих тепловую обработку, стадию тепловой обработки можно провести под давлением. Материалы также можно подвергнуть паровой обработке и/или обработке в вакууме. Тепло, пар, вакуум и/или давление можно применять по отдельности или последовательно. Наиболее подходящая комбинация процессов зависит от использования конкретного исходного материала и может включать эмпирический итеративный подход.
Если тепловая обработка не проводится под давлением, можно использовать температуру по меньшей мере около 90°C, наиболее предпочтительно около 105-110°C.
Представленные в настоящем изобретении способы дополнительно включают стадию внесения разбавителя пара в целлюлозный материал. В некоторых случаях жидкие разбавители пара можно внести непосредственно в целлюлозный материал.
В некоторых вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма вносят в виде раствора, эмульсии или суспензии. Для их приготовления разбавитель дыма смешивают с одним или несколькими носителями. Надлежащие носители включают воду, органические растворители, такие как спирты, углеводороды или другие соответствующие органические растворители, жидкости или газы, такие как диоксид углерода (который может находиться в сверхкритическом состоянии) или другие соответствующие агенты или носители, способные образовать раствор, эмульсию или суспензию разбавителя дыма. Надлежащие носители включают воду, спирты, такие как метанол и этанол, жидкий или газообразный диоксид углерода. Выбор носителя предпочтительно совместим с технологией обработки табака. Использование жидкого носителя особенно предпочтительно, так как это позволяет избежать использования больших объемов легковоспламеняющихся растворителей.
Носителем может быть растворитель, в котором могут растворяться один или несколько разбавителей дыма. Если используют более одного разбавителя, носителем может быть растворитель для одного или нескольких разбавителей.
В некоторых вариантах осуществления изобретения носитель может проникать в клеточную стенку целлюлозного материала.
Носителем может быть агент, имеющий свойства осушителя, в таком случае он является летучим ниже или около температур, используемых при внесении разбавителя в целлюлозный материал.
Полагают, что одним из методов использования носителя, облегчающим проникание разбавителя дыма в клеточную структуру целлюлозного материала, является содействие удалению остаточной влажности из клеточной стенки целлюлозного материала и/или облегчение входа разбавителя дыма в клетку.
Если носителем является жидкость, разбавитель дыма может находиться в виде раствора, суспензии или эмульсии с носителем. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма имеет вид раствора или эмульсии. В некоторых вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма может иметь вид водного раствора или эмульсии.
В некоторых вариантах осуществления изобретения разбавитель дыма находится скорее в виде раствора, чем суспензии. Это предпочтительно, так как внесение суспензии может привести к предпочтительному отложению разбавителя дыма на поверхности целлюлозного материала, чем входу в клеточную структуру.
Для приготовления разбавителя дыма и/или любого носителя для внесения в целлюлозный материал можно использовать смеситель с высоким сдвигающим усилием. При подобной обработке обычно образуются мелкие капли разбавителя и/или носителя.
Полагают, что обработка подобным путем может увеличить эффективность проникания разбавителя в клеточную структуру целлюлозного материала чему способствуют небольшие размеры капель разбавителя. Это, в частности, относится к случаю, когда разбавитель дыма представляет собой жидкость, плохо растворимую или нерастворимую в воде, которую смешивают с водой с образованием водной эмульсии.
Эмульсии разбавителей дыма в соответствии с настоящим изобретением должны быть стабильными в том смысле, что разбавитель не должен претерпевать химические изменения в ходе приготовления эмульсии и внесения в целлюлозный материал. В некоторых вариантах осуществления изобретения этого можно достичь непрерывным перемешиванием эмульсии с высоким сдвигающим усилием до или в ходе процесса внесения и/или добавлением специальных эмульгирующих агентов.
Растворимость эмульсий в соответствии с настоящим изобретением можно усилить известными способами, например с помощью обычной технологии нагрева эмульсии.
Состав введенных разбавителей дыма или снабженных одним или несколькими носителями можно рассчитать, так что целлюлозный материал, полученный добавлением к нему эмульсии, будет иметь требуемый уровень разбавителя (в расчете на исходную сухую массу целлюлозного материала) и уровень влажности.
Внесение разбавителя дыма в целлюлозный материал выполняют с помощью пропитки и/или перемешивания целлюлозного материала в избытке разбавителя дыма с последующей фильтрацией избытка разбавителя, насыщением целлюлозного материала требуемым уровнем разбавителя дыма, распылением целлюлозного материала с разбавителем дыма и/или распылением под давлением целлюлозного материала с разбавителем дыма. Можно также использовать орошение материалов разбавителем в носителе с последующими способами испарения для удаления носителя, например, технологией испарения в вакууме.
В вариантах осуществления настоящего изобретения, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, включающих нагрев целлюлозного материала, разбавитель дыма предпочтительно контактирует с целлюлозным материалом, пока он нагрет.
Внесение разбавителя дыма в целлюлозный материал можно выполнить при повышенной температуре, например при температурах выше чем около 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 105°C или 110°C.
В вариантах осуществления настоящего изобретения с перемешиванием целлюлозного материала и разбавителя дыма, перемешивание предпочтительно проводят с осторожностью, чтобы исключить разрушение целлюлозного материала. Например, можно использовать орбитальный смеситель.
В вариантах осуществления изобретения с распылением целлюлозного материала с разбавителем дыма, способ может включать оптимизированное постоянное распыление разбавителя на полотно целлюлозного материала. Скорость внесения должна быть постоянной для обеспечения постоянной заданной загрузки разбавителем и постоянного уровня влажности целлюлозного материала. Кроме того, полезно обеспечить одно или несколько условий: оптимальную площадь поверхности целлюлозного материала (например, при опрокидывании в барабане небольших отдельных фрагментов целлюлозного материала), постоянный поток целлюлозного материала и стадию охлаждения после стадии распыления и/или периода набухания после стадии распыления. Для осуществления распыления, приведенного в настоящем описании, можно использовать обычное распыление и/или технологию накачки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения целлюлозный материал (предпочтительно в нагретом состоянии) пропитывают или перемешивают в избытке разбавителя дыма (предпочтительно в виде водного раствора или эмульсии).
В предпочтительно варианте осуществления изобретения система подачи разбавителя, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, включает обработку целлюлозного материала, такую как тепловая обработка, обработка в вакууме, пропитка жидкостью, обработка паром или вакуумная лиофильная сушка до и/или в ходе обработки целлюлозного материала разбавителем дыма. Предпочтительно система подачи разбавителя включает тепловую обработку целлюлозного материала с последующей пропиткой и/или распылением разбавителя дыма на целлюлозный материал.
Затем целлюлозный материал сушат до соответствующего уровня влажности и, необязательно, просеивают.
После этого целлюлозный материал, в соответствии с настоящим изобретением, можно использовать для приготовления курительного изделия.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается курительное изделие, включающее целлюлозный материал в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения и/или приготовленный способом в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения целлюлозный материал, включающий разбавитель дыма, подвергают минимальной обработке перед вводом в курительное изделие.
Под термином "обработка" подразумевают любой аспект способа, известного специалистам, используемого в производстве горючего табачного продукта, например смешение и резка целлюлозного материала и изготовление курительных изделий.
Предпочтительно курительное изделие включает сигареты.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения курительное изделие включает курительный материал наполнителя, содержащий по меньшей мере 5 мас.%, по меньшей мере 10 мас.%, по меньшей мере 20 мас.%, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 35 мас.%, по меньшей мере 40 мас.% или по меньшей мере 50 мас.% разбавителя дыма
В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способы изготовления курительного изделия, включающие перемешивание целлюлозного материала настоящего изобретения с одним или несколькими целлюлозными материалами и/или другими компонентами курительного изделия.
В другом аспекте предлагается использование целлюлозного материала настоящего изобретения для изготовления курительного изделия.
Далее настоящее изобретение будет описано на примере со ссылками на следующие чертежи:
фиг.1 схематически иллюстрирует для одного варианта осуществления изобретения способ непрерывного распыления потока через сушильный аппарат с наклонным вращающимся цилиндрическим барабаном;
фиг.2 схематически иллюстрирует подвод тепла, пара, вакуума и/или давления в соответствующем сочетании или последовательно при перемешивании целлюлозных материалов способом периодического перемешивания;
фиг.3А показывает изображение, полученное криогенным растровым электронным микроскопом (Cryo-SEM), показывающее клеточную структуру целлюлозного материала;
Фиг.3Б показывает изображение, полученное Cryo-Sem, иллюстрирующее клеточную структуру целлюлозного материала после пропитки разбавителем, в соответствии с изобретением.
В этой связи на фиг.1, иллюстрирующей непрерывный распыленный поток, показан резервуар 1 для хранения, который можно использовать для хранения разбавителя дыма, водного раствора или их эмульсии. Резервуар для хранения сообщается со смесителем 2 с высоким сдвигающим усилием, таким как поточный смеситель Силверсона, посредством соединительных линий 3, так что водный раствор и/или эмульсия могут поддерживаться посредством рециркуляции содержимого резервуара для хранения через смеситель 2 с высоким сдвигающим усилием.
Высушенный целлюлозный материал (такой как ИВС с уровнем влажности 6-7%) нагревают по мере его прохождения через сушильный аппарат 4 (как, например, поток через сушильный аппарат с наклонным вращающимся цилиндрическим барабаном), вызывая расширение воздуха внутри клеток. Сушильный аппарат 4 сообщается с резервуаром для хранения посредством системы распыления, включающей соединительные линии 5, насос 6, предохранительный клапан 7, запорный клапан 8, средства распыления 9 и манометр 10. Предпочтительно средства распыления (как, например, сопло или головка для распыления) находятся вблизи выхода из сушильного аппарата.
По мере вращения цилиндрического сушильного аппарата 4 водный раствор или эмульсия разбавителя дыма распыляется с соответствующей, предпочтительно постоянной, скоростью посредством распыляющих средств 9 на падающее полотно нагретого целлюлозного материала перед самым выходом целлюлозного материала из сушильного аппарата 4 в транспортер 11.
Транспортируемый целлюлозный материал может находиться в насыпном виде в течение некоторого периода (например, по меньшей мере около 12 часов), во время которого он охлаждается. Охлажденный целлюлозный материал можно, необязательно, высушить до уровня влажности, приемлемого для смешения и изготовления сигарет.
Термин "насыпной", использованный в настоящем описании, представляет собой обычный термин в области изготовления курительных изделий и относится к стадии увеличения уровня влажности в целлюлозном материале.
На фиг.2 показан периодический процесс перемешивания, посредством которого эмульсия эмульгируется или перемешивается в смесителе с высоким усилием сдвига.
Резервуар для хранения, содержащий разбавитель дыма, водный раствор или их эмульсию и подачу жидкости в систему распыления, аналогичен таковому, показанному на фиг.1. В частности, компоненты 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 и 10 являются теми же.
Кроме того, аппарат сообщается со смесителем 12 посредством системы распыления 14. Смеситель 12 может обогреваться, например, посредством рубашки 13, обогреваемой паром. Целлюлозный материал в смесителе 12 перемешивают, например, с помощью средств 15 перемешивания и/или очищающего действия 16 стенок, и эти средства перемешивания могут действовать независимо.
Водный раствор или эмульсию разбавителя дыма распыляют на целлюлозный материал, который перемешивают с помощью средств перемешивания. Смеситель 12 может включать средства 17, с помощью которых в смеситель подают пар, создающий давление в смесителе 18 или сбрасывающий давление 19. Смеситель оборудован манометром 20 и предохранительным клапаном 21.
Примеры
Пример 1. Пропитка разбавителем с использованием орбитального смесителя
Измельченный высушенный стеблевой табак (ИВС) пропитали разными разбавителями в соответствии со следующей процедурой и оценили уровень пропитки.
ИВС сушили в печи при 105-110°C в течение 30-45 минут до абсолютной сухости табака.
Водный раствор (или эмульсию) разбавителя дыма приготовили, используя смеситель Силверсона с высоким сдвигающим усилием, и этот раствор или эмульсию добавили к нагретому ИВС. Затем ИВС и раствор разбавителя дыма (или эмульсию) перемешали, используя орбитальный смеситель, и оставили охлаждаться.
Затем смесь сушили в тарелке, облицованной фольгой, при 22°C и 60%-ной относительной влажности в течение 12 часов. В некоторых случаях, при необходимости, смесь далее сушили в воздухе при комнатной температуре.
В некоторых случаях, при необходимости, целлюлозный материал осторожно просеивали, используя крупноячеистое сито.
Полученный материал был сыпучим и нелипким.
Уровень пропитки ИВС с разными разбавителями дыма показан в таблице 1. Показаны заданные уровни пропитки, для сравнения в скобках показаны фактические уровни пропитки разбавителем
Было показано, что сухой ИВС абсорбирует до 70 мас.% жидкости без избыточного осушения или уплотнения.
Таблица 1
Заданный процент разбавителя в конечном материале
10-19%
20-29%
30-39%
40-49%
50-59%
Триацетин
20 (19)
30(30) 30(29) 36(38)
40(41)
50(49) 50(54)
Изопропилмиристат
20(18)
Триэтилцитрат
10(9)
20(19)
30(30)
40(41)
50(55)
Смесь триацетин/глицерин
17(17) триацетин 3(4)глицерин
27(25) триацетин 3(3) глицерин
Затем приготовили смеси пропитанного материала ИВС и листьев в равных количествах.
Было показано, что разные смеси имели широкий диапазон уровней разбавителя, которые суммированы в таблице 2.
Все эти смеси были сыпучими и нелипкими и были пригодны для использования в обычном оборудовании для изготовления сигарет.
Таблица 2
Разбавитель
% Разбавителя в смеси
Триацетин
12-23
Триэтилцитрат
5-21
Изопропилмиристат
4-23
Пример 2
Пропитка разбавителем с использованием процесса непрерывного распыления потока через сушильный аппарат с наклонным вращающимся цилиндрическим барабаном
Измельченный высушенный стеблевой табак (ИВС) пропитали триацетином в соответствии с процедурой, показанной на фиг.1, и провели оценку уровня разбавителя в сигаретах, содержащих пропитанный табак.
ИВС высушили приблизительно до 6% влажности, используя сушильный аппарат с наклонным вращающимся цилиндрическим барабаном в соответствии с обычными процедурами, используемыми при сушке табака.
При второй обработке триацетин/водную эмульсию распыляли на подающее нагретое полотно предварительно высушенного ИВС, используя поток через сушильный аппарат с наклонным вращающимся цилиндрическим барабаном, модифицированный включением системы непрерывного распыления вблизи точки выхода материала.
Выходящий материал с требуемым уровнем пропитки разбавителем и содержанием воды (обычно 18%), после этого собрали и ссыпали в кучу.
Материал высушили до требуемой конечной влажности (обычно 13%) с помощью дальнейшей сушки во вращающемся барабане. Полученный материал был сыпучим и нелипким и его можно было смешать в требуемых соотношениях с другими видами табака с помощью обычных способов обработки табака.
Сигареты изготовили, используя смесь 50% листьев и 50% пропитанного ИВС (таблица 3 - испытание сигарет).
Измеренный уровень пропитки ИВС составил 20% триацетина. Уровень триацетина, измеренный в конечной смеси, составил 7% (снижение уровня разбавителя можно отнести к потерям процесса).
Состав дыма сигарет показан в таблице 3 (ТРМ, Total Particulate Matter, общее содержание твердых частиц; NFDPM Nicotine-Free Dry Particulate Matter, сухие твердые частицы без никотина). Сигареты изготовили, используя обычные способы изготовления сигарет и оборудование. Контрольные сигареты изготовили, используя листовую смесь. Все сигареты были изготовлены с использованием одинаковых технических условий на бумагу и фильтры.
Таблица 3
Образец сигареты
ТРМ, мг/сиг
Вода(мг/сиг)
Никотин (мг/сиг)
NFDPM(мг/сиг)
Затяжка №
CO(мг/сиг)
Триацетин(мг/сиг)
Разбавление дыма, %
Контроль
8,6
0,48
0,76
7,4
8,2
6,5
0,16
2,2
Испытание
7,6
0,32
0,29
7,0
6,2
5,1
2,90
41,4
Разбавление дыма рассчитывали следующим образом:
[триацетин в дыме (мг/сигарету)/NFDPM (мг/сигарету)]x100
Сигаретные фильтры обычно содержат триацетин, добавляемый как "пластификатор" для увеличения твердости фильтра. Наблюдаемое разбавление в контрольной сигарете, по видимому, обусловлено переносом триацетина из фильтра в дым.
Данные, показанные в таблице 3, ясно указывают, что ИВС, пропитанный триацетином, введенный в табачную смесь, действует как эффективный материал, разбавляющий дым, переносящий значительные количества триацетина в дым.
Пример 3
Пропитка разбавителем с использованием периодического процесса перемешивания
Измельченный высушенный стеблевой табак (ИВС) пропитали триацетином в соответствии с процедурой, показанной на фиг.2; были получены микрофотоснимки материала после пропитки разбавителем с помощью криогенного растрового электронного микроскопа. Также оценили уровень разбавления в сигаретах, содержащих пропитанный табак.
2 кг ИВС поместили в смеситель, оборудованный турбулизатором, очищающим стенки, мешалкой, тепловой рубашкой, подводом пара, давления и вакуума. Турбулизатор был активирован и непрерывно работал на всем протяжении процесса. Влажность ИВС возросла примерно на 35% при подаче пара. Одновременно температура рубашки смесителя увеличилась до 70°C.
860 г триацетина эмульгировали в 400 г воды в отдельном резервуаре в течение по меньшей мере 90 секунд.
Затем эмульсию триацетина добавляли в смеситель в течение 70 секунд. После этого ИВС перемешивали в течение 3 минут и сушили до надлежащей влажности, увеличивая температуру рубашки смесителя до 94°C и приводя в действие вакуумный насос при 450 мбар на время 37 минут.
Заданный уровень пропитки триацетином был 30% и измеренный уровень был 33%.
Полученный материал был сыпучим и нелипким.
На фиг.3А и 3Б показаны изображения табачного материала, полученные с помощью криогенной растровой электронной микроскопии до и после пропитки триацетином. На фиг.3А показан необработанный контрольный ИВС и клеточная структура без материала, на фиг.3Б ясно показано присутствие триацетина в клеточной структуре.
Была проведена оценка возможности разбавления дыма материала ИВС, пропитанного триацетином в соответствии с описанным способом.
Сигареты изготовили с использованием смеси 50% листьев и 50% пропитанного ИВС. Заданный уровень пропитки ИВС триацетином был 20% и измеренный уровень - 21%. Уровень триацетина, измеренный в конечной смеси, был 8% (снижение уровня разбавителя можно отнести за счет потерь в процессе).
Состав дыма сигарет показан в таблице 4. Сигареты изготовили, используя обычные способы и оборудование. Эталонные сигареты (REFERENCE) изготовили, используя смесь листьев, контрольную смесь ИВС (BLEND CONTROL), содержащую 50% листьев и 50% непропитанного ИВС, и опытные сигареты (TEST) изготовили, используя смесь 50% листьев и 50% пропитанного ИВС, как описано выше. Все сигареты были изготовлены в соответствии с одинаковыми техническими условиями на бумагу и фильтры.
Таблица 4
Образец сигареты
ТРМ (мг/сиг)
Вода (мг/сиг)
Никотин (мг/сиг)
NFDPM (мг/сиг)
Затяжка, №
СО (мг/сиг)
Триацетин (мг/сиг)
Разбавление пара, %
REFERENCE
6,8
0,38
0,61
5,8
7,0
5,1
0,19
3,3
Control
5,6 *(5,64)
0,58
0,40
4,7*(4.66)
7,2
5,8
0,21
4,5
TEST
5,4
0,18
0,21
5,0
7,4
3,7
2,43
48,6
(*округлено до 1 десятичного разряда)
Данные, показанные в таблице 4, ясно показывают, что пропитанный триацетином ИВС, введенный в табачную смесь, действует как эффективный разбавитель пара, переносящий существенные количества триацетина в дым.