СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЬОБРАЗУЮЩИХ СУБСТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ СНИЖЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО СПЕЦИФИЧНЫХ ДЛЯ ТАБАКА НИТРОЗАМИНОВ
METHODS FOR FORMING AEROSOL-GENERATING SUBSTRATES HAVING A REDUCED AMOUNT OF TOBACCO SPECIFIC NITROSAMINES

Настоящее изобретение относится к способам получения аэрозольобразующих субстратов, содержащих сниженное количество специфичных для табака нитрозаминов. Аэрозольобразующие субстраты, полученные в соответствии с настоящим изобретением, находят конкретное применение в качестве субстратов для электрических курительных систем.
В данной области техники известны электрически управляемые курительные системы, которые испаряют жидкий состав на основе никотина для получения аэрозоля, вдыхаемого пользователем. Например, известная электрически управляемая курительная система содержит корпус и заменяемый мундштук, при этом корпус содержит электрический источник питания и электрическую цепь. Мундштук содержит часть для хранения жидкости, капиллярный фитиль, содержащий первый конец, который проходит в часть для хранения жидкости с целью контакта с расположенной там жидкостью, и нагревательный элемент для нагревания второго конца капиллярного фитиля. При эксплуатации жидкость перемещается из части для хранения жидкости по направлению к нагревательному элементу за счет капиллярного действия в фитиле. Жидкость на втором конце фитиля испаряется с помощью нагревательного элемента.
Также известны электрически управляемые курительные системы, которые нагревают табачный продукт, такой как табачный продукт в виде формованного листа. Например, известная электрически управляемая курительная система включает в себя резистивно-нагреваемое керамическое нагревательное лезвие, которое вставлено в табачный стержень для образования аэрозоля, содержащего летучие соединения, присутствующие в табаке. Табачные продукты в виде формованного листа получают путем формования и высушивания табачной пульпы.
N
N
N
Как правило, жидкие составы на основе никотина и табачные пульпы получают из сушенных табачных материалов. В связи с этим, жидкие составы на основе никотина и нагреваемые табачные продукты, полученные из табачных пульп, могут быть нежелательно загрязненными специфичными для табака нитрозаминами (TSNA), такими как -нитрозонорникотин (NNN), 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон (NNK), -нитрозоанатабин (NAT) и -нитрозоанабастин (NAB).
Известный способ снижения TSNA-загрязнения никотина, очищенного из сушенных табачных материалов, включает химическую обработку растений табака перед сбором для повышения выработки антиоксидантов и предотвращения образования TSNA при сушке. Однако данный способ обработки растений табака требует много времени, затрат, и при этом следует соблюдать осторожность для предотвращения загрязнения окружающей среды применяемыми химическими веществами.
Следовательно, необходимым является обеспечение способа снижения или устранения TSNA-загрязнения никотина, который позволяет преодолевать данные трудности, связанные с известными способами снижения содержания TSNA.
В соответствии с первым аспектом, в настоящем изобретении представлен способ образования аэрозольобразующего субстрата, при этом способ включает получение источника жидкого никотина, содержащего по меньшей мере один специфичный для табака нитрозамин, смешивание источника жидкого никотина с растворителем и по меньшей мере одним аэрозольобразующим средством с получением аэрозольобразующего субстрата, и облучение аэрозольобразующего субстрата ультрафиолетовым светом со снижением количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина.
В данном документе термин «аэрозольобразующий субстрат» означает субстрат, обладающий способностью к высвобождению летучих соединений, которые способны образовывать аэрозоль. Аэрозоли, образуемые из аэрозольобразующих субстратов в соответствии с настоящим изобретением, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии и при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
При использовании ультрафиолетового (УФ) света для снижения количества одного или нескольких TSNA в аэрозольобразующем субстрате, содержащем источник жидкого никотина, при способе в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения преимущественно устраняется потребность в химических способах удаления. Следовательно, способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения может быть менее затратным, при нем производится немного отходов или не производится вообще, и сводятся к минимуму любые проблемы, связанные со здоровьем и окружающей средой, по сравнению с существующими способами. Более того, поскольку в настоящем изобретении применяется УФ-облучение аэрозольобразующего субстрата, содержащего источник жидкого никотина, то его можно применять к растворам никотина, уже отделенным от табачного растительного материала. В отличие от известных способов, при таком вышеописанном способе химической обработки требуется обработка растения табака в ходе выращивания и перед сбором, а также другие известные способы, в которых осуществлялись попытки снижения содержания TSNA путем оптимизации условий, при которых сушится собранный табак.
Растворитель может содержать воду или органический растворитель. Кроме того, или в качестве альтернативы, по меньшей мере одно аэрозольобразующее средство может содержать по меньшей мере одно из пропиленгликоля и глицерина.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления ультрафиолетовое облучение аэрозольобразующего субстрата предпочтительно составляет по меньшей мере приблизительно 4 милливатта на квадратный сантиметр, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 40 милливатт на квадратный сантиметр, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 400 милливатт на квадратный сантиметр. УФ-облучение около или выше данных уровней способно обеспечивать значительное снижение количества одного или нескольких TSNA за относительно короткий промежуток времени. Уровень облучения жидкости можно определить с использованием УФ радиометра.
Кроме того, или в качестве альтернативы, стадия УФ-облучения предпочтительно включает облучение аэрозольобразующего субстрата ультрафиолетовым светом в течение менее приблизительно 180 минут, более предпочтительно в течение менее приблизительно 120 минут, еще более предпочтительно в течение менее приблизительно 60 минут, наиболее предпочтительно в течение менее приблизительно 30 минут. Облучение аэрозольобразующего субстрата ультрафиолетовым светом в течение периода в пределах данных диапазонов способно обеспечивать значительное снижение количества одного или нескольких TSNA. Данные периоды времени относятся к общей длительности УФ-облучения, и общая длительность может представлять собой один непрерывный период облучения, или два или более отдельных периодов облучения. Например, в тех вариантах осуществления, в которых стадия облучения включает облучение аэрозольобразующего субстрата с помощью УФ-света в течение 30 минут, облучение можно проводить в течение одной 30-минутной стадии или в течение двух отдельных стадий продолжительностью по 15 минут каждая.
Как правило, увеличение интенсивности УФ-облучения будет обеспечивать более сильное снижение содержания TSNA в течение фиксированного периода времени. Следовательно, для оптимизации эффективности способа снижения TSNA УФ-облучение высокой интенсивности предпочтительно применяют для сведения к минимуму общего времени, необходимого для снижения содержания TSNA до требуемого уровня. В любом из вышеописанных вариантов осуществления количество по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в аэрозольобразующем субстрате после стадии облучения, предпочтительно составляет менее приблизительно 75 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в аэрозольобразующем субстрате перед стадией облучения, более предпочтительно менее приблизительно 50 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в аэрозольобразующем субстрате перед стадией облучения, наиболее предпочтительно менее приблизительно 25 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в аэрозольобразующем субстрате перед стадией облучения. Как правило, снижение количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина может быть увеличено путем увеличения по меньшей мере одного из облучения и длительности стадии облучения. Для данного облучения количество по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в аэрозольобразующем субстрате, обычно снижается экспоненциально в течение периода облучения.
В соответствии со вторым аспектом, в настоящем изобретении представлен способ получения аэрозольобразующего субстрата, при этом способ включает получение табачной пульпы, содержащей по меньшей мере один специфичный для табака нитрозамин, облучение табачной пульпы ультрафиолетовым светом для снижения количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина и высушивание табачной пульпы с получением аэрозольобразующего субстрата.
При использовании ультрафиолетового (УФ) света для снижения количества одного или нескольких TSNA в аэрозольобразующем субстрате, полученном из табачной пульпы, в способе в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения преимущественно устраняют потребность в химических способах удаления. Следовательно, способ в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения может быть менее затратным, при нем производится немного отходов или не производится вообще, и сводятся к минимуму любые проблемы, связанные со здоровьем и окружающей средой, по сравнению с существующими способами. Более того, поскольку в настоящем изобретении используется УФ-облучение табачной пульпы, то его можно применять к растительному табачному материалу, который уже собран и обработан. В отличие от известных способов, при таком вышеописанном способе химической обработки требуется обработка растения табака в ходе выращивания и перед сбором, а также другие известные способы, в которых осуществлялись попытки снижения содержания TSNA путем оптимизации условий, при которых сушится собранный табак.
Табачную пульпу можно формовать и высушивать с получением формованного табачного листа. В данном случае табачную пульпу можно облучать перед формованием, после формования или как до, так и после. Такой способ может быть преимущественным в том, что он может предусматривать интеграцию устройства, обладающего способностью к облучению пульпы, непосредственно в линию формования.
Как применяется в данном документе, термин «формованный табачный лист» относится к гомогенизированному табачному материалу, обычно полученному путем формования табачной пульпы, содержащей измельченный табак и одно или несколько связующих на конвейерной ленте или другой поверхности, высушивание формованной пульпы с получением листа гомогенизированного табачного материала и удаление листа гомогенизированного табачного материала с опорной поверхности.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления ультрафиолетовое облучение табачной пульпы предпочтительно составляет по меньшей мере приблизительно 4 милливатта на квадратный сантиметр, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 40 милливатт на квадратный сантиметр, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 400 милливатт на квадратный сантиметр. УФ-облучение около или выше данных уровней способно обеспечивать значительное снижение количества одного или нескольких TSNA за относительно короткий промежуток времени. Уровень облучения жидкости можно определить с использованием УФ радиометра.
Кроме того, или в качестве альтернативы, стадия УФ-облучения предпочтительно включает облучение табачной пульпы ультрафиолетовым светом в течение менее приблизительно 180 минут, более предпочтительно в течение менее приблизительно 120 минут, еще более предпочтительно в течение менее приблизительно 60 минут, наиболее предпочтительно в течение менее приблизительно 30 минут. Облучение табачной пульпы ультрафиолетовым светом в течение периода в пределах данных диапазонов способно обеспечивать значительное снижение количества одного или нескольких TSNA. Данные периоды времени относятся к общей длительности УФ-облучения, и общая длительность может представлять собой один непрерывный период облучения, или два или более отдельных периодов облучения. Например, в тех вариантах осуществления, в которых стадия облучения включает облучение табачной пульпы с помощью УФ-света в течение 30 минут, облучение можно проводить в течение одной 30-минутной стадии или в течение двух отдельных стадий продолжительностью по 15 минут каждая. Общее время облучения может варьировать в соответствии с толщиной табачной пульпы. То есть общее время облучения может быть увеличено с увеличением толщины табачной пульпы.
Как правило, увеличение интенсивности УФ-облучения будет обеспечивать более сильное снижение содержания TSNA в течение фиксированного периода времени. Следовательно, для оптимизации эффективности способа снижения TSNA УФ-облучение высокой интенсивности предпочтительно применяют для сведения к минимуму общего времени, необходимого для снижения содержания TSNA до требуемого уровня. В любом из вышеописанных вариантов осуществления количество по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в табачной пульпе после стадии облучения, предпочтительно составляет менее приблизительно 75 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в табачной массе перед стадией облучения, более предпочтительно менее приблизительно 50 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в табачной пульпе перед стадией облучения, наиболее предпочтительно менее приблизительно 25 процентов по весу количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в табачной пульпе перед стадией облучения. Как правило, снижение количества по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина может быть увеличено путем увеличения по меньшей мере одного из облучения и длительности стадии облучения. Для данного облучения количество по меньшей мере одного специфичного для табака нитрозамина, присутствующего в табачной пульпе, обычно снижается экспоненциально в течение периода облучения.
В любом из вышеописанных вариантов осуществления в соответствии с первым аспектом или вторым аспектом настоящего изобретения ультрафиолетовый свет, применяемый на стадии облучения, предпочтительно характеризуется пиковой интенсивностью при длине волны по меньшей мере приблизительно 315 нанометров, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 335 нанометров, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 350 нанометров. Кроме того, или в качестве альтернативы, ультрафиолетовый свет предпочтительно характеризуется пиковой интенсивностью при длине волны менее приблизительно 400 нанометров, более предпочтительно менее приблизительно 390 нанометров, наиболее предпочтительно менее приблизительно 380 нанометров. В особенно предпочтительных вариантах осуществления ультрафиолетовый свет характеризуется пиковой интенсивностью при длине волны от приблизительно 315 нанометров до приблизительно 400 нанометров, более предпочтительно от приблизительно 335 нанометров до приблизительно 390 нанометров, наиболее предпочтительно от приблизительно 350 нанометров до приблизительно 380 нанометров. Ультрафиолетовый свет может характеризоваться пиковой интенсивностью при длине волны приблизительно 365 нанометров. УФ-свет, характеризующийся пиковой интенсивностью при длине волны в пределах этих диапазонов, попадающих в часть УФ-A ультрафиолетового спектра, которую определили авторы настоящего изобретения, обеспечивает эффективное снижение TSNA и является оптимизированным для передачи через стекло и обычные полимерные упаковочные материалы, прозрачные для УФ. Следовательно, способы в соответствии с этими вариантами осуществления особенно пригодны для обработки аэрозольобразующих субстратов или табачных пульп, которые расположены внутри стеклянного контейнера, или расположены внутри контейнера, содержащего стеклянное окно, через которое передается УФ-свет. Применение излучения с меньшей длины волны является нежелательным, поскольку оно может приводить к нежелательному химическому разложению никотина.
В соответствии с третьим аспектом, в настоящем изобретении предусматривается аэрозольобразующий субстрат, полученный с помощью способа в соответствии либо с первым аспектом настоящего изобретения, либо вторым аспектом настоящего изобретения, в соответствии с любым из вышеописанных вариантов осуществления.
Пример 1
Определенные концентрации N-нитрозонорникотина (NNN) и 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанона (NNK) (380 и 613 нанограмм на миллилитр, соответственно) добавляли к трем различным жидким аэрозольобразующим субстратам, каждый из которых включал в себя никотин, глицерин, пропиленгликоль и воду (2:10:68:20, 2:39:39:20 и 2:68:10:20 по весу). Аликвоты этих растворов помещали в прозрачные стеклянные сосуды и облучали в течение определенного времени (0, 15, 30, 60, 120 или 240 минут) с помощью ультрафиолетового излучения (длина волны 365 нанометров; номинальная мощность лампы 8 ватт; расстояние до лампы 3 сантиметра). После облучения образцы десятикратно разбавляли водой и анализировали содержание в них никотина, NNN и NNK.
УФ-облучение вызывало зависимое от времени снижение NNK и NNN во всех трех смесях никотин/глицерин/пропиленгликоль/вода. Концентрации никотина не поддавались воздействию. Распад нитрозамина являлся почти экспоненциальным относительно времени облучения. Периоды полураспада NNN и NNK находились в диапазонах 30-50 минут и 60-70 минут, соответственно. Результаты показаны на фигурах 1-3.
Пример 2
Каждый образец листа формованной табачной пульпы с толщиной от 0,20 до 0,22 миллиметра после высушивания до 195-200 грамм на квадратный метр облучали в течение 150 минут с обеих сторон с помощью УФ-света с длиной волны 365 нанометров и интенсивностью 4,5 милливатта на квадратный сантиметр. После дополнительного высушивания и нарезания облученный образец формованного листа и необлученный контроль анализировали в отношении содержания NNK, NNN и никотина с помощью пульп-спектроскопии. По сравнению с контролем, облученный образец не продемонстрировал эффекта в отношении содержания никотина, снижение на 12 процентов содержания NNK и снижение на 26 процентов содержания NNN.