Складові частини сигарети та сигарета, які містять капсульовані частинки каталізатора, та спосіб виготовлення сигарети
Номер патенту: 93231
Опубліковано: 25.01.2011
Автори: Редді Будда, Пейн Кетрін Есперді, Гедеванішвілі Шалва, Пітеуолла Йєзді Б.
Формула / Реферат
1. Складова частина сигарети, яка містить капсульовані частинки каталізатора, здатні зменшити вміст монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені тютюнового диму, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %; причому складова частина сигарети вибрана з групи: різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та сигаретний фільтр.
2. Складова частина сигарети за п. 1, яка відрізняється тим, що:
(a) частинки каталізатора повністю покриті летким капсулювальним матеріалом,
(b) частинки каталізатора містять щонайменше один компонент, вибраний з оксиду та гідроксиду марганцю, заліза, міді або церію, або
(c) частинки каталізатора мають середній розмір менше від приблизно 100 нм або менше від приблизно 50 нм.
3. Складова частина сигарети за п. 1, яка відрізняється тим, що леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів:
(a) віск, вибраний з групи: бджолиний віск, кокосовий віск, канделільський віск, карнаубський віск, монтанний віск, урикурі-віск, парафіновий віск, рисовий віск та їх суміші,
(b) водорозчинний полімер, вибраний з групи: полівініловий спирт, полівінілпіролідон, поліетиленоксиди, водорозчинні поліаміди, водорозчинні складні поліефіри, водорозчинні похідні целюлози, полімери акрилової кислоти, крохмалі, декстрини, камеді, желатини, пектин, альгінати, аравійська камедь та їх суміші,
(с) водонерозчинний полімер, вибраний з групи: поліетилен, поліпропілен, поліакрилати, поліметакрилати, поліметилметакрилати, полівінілхлорид, полівініліденхлорид, полісахариди та їх суміші,
(e) перший шар, який перебуває в контакті із частинками каталізатора, та другий шар, утворений поверх першого шару,
(f) перший шар, який містить ароматизувальну сполуку, та другий шар, утворений поверх першого шару.
4. Складова частина сигарети за п. 1, яка відрізняється тим, що леткий капсулювальний матеріал містить ароматизувальну сполуку.
5. Складова частина сигарети за п. 4, яка відрізняється тим, що ароматизувальна сполука містить ментол, похідну ментолу, сполуку-попередник ментолу або їх суміш.
6. Складова частина сигарети за п. 4, яка відрізняється тим, що ароматизувальна сполука містить синтетичний ароматизатор, природний ароматизатор, ефірну олію, альдегід, спирт, складний ефір, кетон, фенол або їх суміш.
7. Складова частина сигарети за п. 1, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора здатні діяти як окиснювач для перетворення монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю, відновлювач для перетворення оксиду азоту в азот, або як каталізатор для перетворення монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або оксиду азоту в азот.
8. Сигарета, яка має тютюновий пруток, сигаретний папір та, необов'язково, фільтр, причому щонайменше одна зі складових частин сигарети - тютюновий пруток, сигаретний папір та фільтр, містить капсульовані частинки каталізатора, здатні зменшити вміст монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені тютюнового диму, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %.
9. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що:
(a) леткий капсулювальний матеріал здатний звітрюватися при курінні сигарети, оголюючи активну поверхню частинок каталізатора,
(b) леткий капсулювальний матеріал здатний термічно або хімічно розкладатися при курінні сигарети, оголюючи поверхню частинок каталізатора, або
(c) леткий капсулювальний матеріал здатний звітрюватися та термічно або хімічно розкладатися при курінні сигарети, оголюючи поверхню частинок каталізатора.
10. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора повністю покриті летким капсулювальним матеріалом.
11. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що капсульовані частинки каталізатора:
(a) містить в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % монооксиду вуглецю у головному струмені тютюнового диму в діоксид вуглецю, або в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % оксиду азоту у головному струмені тютюнового диму в азот, або в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % монооксиду вуглецю у головному струмені тютюнового диму в діоксид вуглецю та щонайменше 5 % оксиду азоту у головному струмені тютюнового диму в азот, та/або
(b) містить в загальній кількості до приблизно 200 мг на одну сигарету та/або
(c) рівномірно або нерівномірно розподілені по тютюновому прутку.
12. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що згаданий сигаретний папір входить до складу щонайменше однієї з таких складових частин сигарети:
(a) обгортки, яка має перший шар та другий шар, утворений поверх першого шару, причому перший шар містить капсульовані частинки каталізатора, та
(b) обгортки, на щонайменше одну поверхню якої нанесені покриванням, друкуванням або покриванням та друкуванням капсульовані частинки каталізатора.
13. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що містить суміш капсульованих частинок різних каталізаторів.
14. Спосіб виготовлення сигарети, який включає:
(і) введення капсульованих частинок каталізатора у та/або на щонайменше одну з таких складових частин сигарети: різаний тютюновий наповнювач, фільтр та обгортка сигарети, причому ці частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %,
(іі) подавання різаного тютюнового наповнювача у сигаретну машину для формування тютюнового стовпчика,
(ііі) розміщення обгортки сигарети навколо тютюнового стовпчика для формування тютюнового прутка сигарети та
(iv) необов'язково, приєднання сигаретного фільтра до тютюнового стовпчика із застосуванням обідкового паперу.
15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що введення включає набризкування, напилення або занурення.
16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що капсульовані частинки каталізатора вводять у сигаретний папір шляхом набризкування капсульованих частинок каталізатора або шляхом нанесення покриття з них на вологе основне полотно, проміжне полотно або готове полотно.
17. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що стадія введення включає поєднання капсульованих частинок каталізатора з різаним тютюновим наповнювачем та/або обгорткою сигарети за відсутності рідини.
Текст
1. Складова частина сигарети, яка містить капсульовані частинки каталізатора, здатні зменшити вміст монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені тютюнового диму, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %; причому складова частина сигарети вибрана з групи: різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та сигаретний фільтр. 2. Складова частина сигарети за п. 1, яка відрізняється тим, що: (a) частинки каталізатора повністю покриті летким капсулювальним матеріалом, (b) частинки каталізатора містять щонайменше один компонент, вибраний з оксиду та гідроксиду марганцю, заліза, міді або церію, або 2 (19) 1 3 93231 4 8. Сигарета, яка має тютюновий пруток, сигаретний папір та, необов'язково, фільтр, причому щонайменше одна зі складових частин сигарети тютюновий пруток, сигаретний папір та фільтр, містить капсульовані частинки каталізатора, здатні зменшити вміст монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені тютюнового диму, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %. 9. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що: (a) леткий капсулювальний матеріал здатний звітрюватися при курінні сигарети, оголюючи активну поверхню частинок каталізатора, (b) леткий капсулювальний матеріал здатний термічно або хімічно розкладатися при курінні сигарети, оголюючи поверхню частинок каталізатора, або (c) леткий капсулювальний матеріал здатний звітрюватися та термічно або хімічно розкладатися при курінні сигарети, оголюючи поверхню частинок каталізатора. 10. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що частинки каталізатора повністю покриті летким капсулювальним матеріалом. 11. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що капсульовані частинки каталізатора: (a) містить в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % монооксиду вуглецю у головному струмені тютюнового диму в діоксид вуглецю, або в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % оксиду азоту у головному струмені тютюнового диму в азот, або в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5 % монооксиду вуглецю у головному струмені тютюнового диму в діоксид вуглецю та щонайменше 5 % оксиду азоту у головному струмені тютюнового диму в азот, та/або (b) містить в загальній кількості до приблизно 200 мг на одну сигарету та/або (c) рівномірно або нерівномірно розподілені по тютюновому прутку. 12. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що згаданий сигаретний папір входить до складу що найменше однієї з таких складових частин сигарети: (a) обгортки, яка має перший шар та другий шар, утворений поверх першого шару, причому перший шар містить капсульовані частинки каталізатора, та (b) обгортки, на щонайменше одну поверхню якої нанесені покриванням, друкуванням або покриванням та друкуванням капсульовані частинки каталізатора. 13. Сигарета за п. 8, яка відрізняється тим, що містить суміш капсульованих частинок різних каталізаторів. 14. Спосіб виготовлення сигарети, який включає: (і) введення капсульованих частинок каталізатора у та/або на щонайменше одну з таких складових частин сигарети: різаний тютюновий наповнювач, фільтр та обгортка сигарети, причому ці частинки каталізатора принаймні частково покриті летким капсулювальним матеріалом, містять наночастинки з середнім розміром діаметра менше від 1 мкм і містять щонайменше один компонент, вибраний з елементарного металу, сплаву, оксиду та гідроксиду щонайменше одного елемента, вибраного з групи: Mg, Al, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu, при цьому леткий капсулювальний матеріал містить щонайменше один із таких компонентів: віск, водорозчинний полімер та водонерозчинний полімер, має температуру звітрювання в межах від приблизно 40 до приблизно 350 °С і здатний звітрюватися в атмосфері, яка має відносну вологість більшу від приблизно 5 %, (іі) подавання різаного тютюнового наповнювача у сигаретну машину для формування тютюнового стовпчика, (ііі) розміщення обгортки сигарети навколо тютюнового стовпчика для формування тютюнового прутка сигарети та (iv) необов'язково, приєднання сигаретного фільтра до тютюнового стовпчика із застосуванням обідкового паперу. 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що введення включає набризкування, напилення або занурення. 16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що капсульовані частинки каталізатора вводять у сигаретний папір шляхом набризкування капсульованих частинок каталізатора або шляхом нанесення покриття з них на вологе основне полотно, проміжне полотно або готове полотно. 17. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що стадія введення включає поєднання капсульованих частинок каталізатора з різаним тютюновим наповнювачем та/або обгорткою сигарети за відсутності рідини. Передумови створення винаходу При курінні сигарет утворюється як головний струмінь диму під час затягування, так і побічний струмінь диму при статичному горінні. До компо нентів як головного так і побічного струменів диму належать монооксид вуглецю (СО) та оксид азоту (NO). Бажано зменшити кількість монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту у димі. 5 Суть винаходу Пропонуються сигарети та складові частини сигарет (наприклад, різаний тютюновий наповнювач та сигаретний папір), які включають в себе капсульовані частинки каталізатора, здатні знижувати вміст монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту у головному струмені тютюнового диму, причому згадані капсульовані частинки каталізатора виконані у вигляді частинок каталізатора, принаймні частково покритих летким капсулювальним матеріалом. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, частинки каталізатора повністю покриті летким капсулювальним матеріалом. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, частинки каталізатора, які можуть бути виконані у вигляді наночастинок, містять елементарний метал, сплав, оксид та/або гідроксид щонайменше одного елемента, вибраного з групи, яку складають Mg, AI, Si, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Υ, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu. Частинки каталізатора, яким віддається перевага, здатні знижувати вміст складників тютюнового диму, наприклад, каталізувати перетворення монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю та/або оксиду азоту в азот, окиснювати монооксид вуглецю до діоксиду вуглецю та відновлювати оксид азоту до азоту. Летким капсулювальним матеріалом відповідно до варіанта, якому віддається перевага, є віск, водорозчинний полімер або водонерозчинний полімер. Леткий капсулювальний матеріал може містити ароматизувальну сполуку, наприклад, ментол, похідну ментолу або сполуку-попередник ментолу. Леткі капсулювальні матеріали, яким віддається перевага, мають температуру звітрювання від приблизно 40°С до приблизно 350°С або звітрюються під впливом атмосфери, яка має відносну вологість вище від приблизно 5%. За одним із варіантів здійснення винаходу, леткий капсулювальний матеріал містить перший шар (наприклад, шар, який містить ароматизатор), який контактує із частинками каталізатора, та другий шар, нанесений поверх першого шару. У сигареті, яка містить капсульовані частинки каталізатора, леткий капсулювальний матеріал здатний звітрюватися (наприклад, термічно або хімічно розкладатися) під час куріння сигарети з метою оголення активної поверхні частинок каталізатора. За одним із варіантів здійснення винаходу, капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені у тютюновий пруток сигарети з рівномірним або нерівномірним розподілом вздовж прутка. За іншим варіантом здійснення винаходу, капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені у паперову обгортку або у фільтр сигарети. Наприклад, капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені у перший (тобто внутрішній) шар багатошарової обгортки. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути розподілені у паперовій обгортці або нанесені друкуванням на поверхню паперової обгортки. Сигарета може включати в себе суміш різних капсульованих частинок каталізатора. 93231 6 Спосіб виготовлення сигарети включає: (і) введення капсульованих частинок каталізатора у та/або на щонайменше одну з таких складових частин сигарети, як різаний тютюновий наповнювач та обгортка сигарети; (іі) подавання різаного тютюнового наповнювача у сигаретну машину для формування тютюнового стовпчика; та (ііі) розміщення обгортки сигарети навколо тютюнового стовпчика для формування тютюнового прутка сигарети; та (iv) факультативно приєднання сигаретного фільтра до тютюнового стовпчика за допомогою обідкового паперу. Капсульовані частинки каталізатора можна вводити шляхом набризкування, напилювання або занурювання. Наприклад, капсульовані частинки каталізатора можна вводити у сигаретний папір шляхом розбризкування капсульованих частинок каталізатора або шляхом нанесення покриття з них на вологе основне полотно, проміжне полотно або готове полотно. Короткий опис фігур На Фіг.1(а) наведені одержані за допомогою оптичного мікроскопа мікрознімки частинок залізооксидного каталізатора NANOCAT у стані поставки. На Фіг.1(b) та Фіг.1(с) показані одержані за допомогою оптичного мікроскопа мікрознімки капсульованого альгінатом залізооксидного каталізатора NANOCAT у формі відповідно частинок та волокон. Детальний опис варіантів здійснення винаходу, яким віддається перевага Пропонуються складові частини сигарет, сигарети та способи куріння сигарет, які включають в себе введені в них капсульовані частинки каталізатора. Капсульовані частинки каталізатора мають ядро з однієї або декількох частинок каталізатора та леткий капсулювальний шар (тобто покриття), який охоплює ядро. Леткий капсулювальний шар може утворювати захисний шар для частинок каталізатора при температурах, близьких до температури навколишнього середовища (наприклад, під час зберігання сигарети та нижче за ходом диму від зони згоряння/піролізу у запаленій сигареті), але під впливом підвищеної температури, вологості або складників газової фази сигаретного диму леткий матеріал може звітрюватися (наприклад, зазнавати термічного або хімічного розкладу) та оголяти частинки каталізатора, на які він був нанесений. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені в одну або кілька складових частин сигарети, наприклад, у різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та сигаретний фільтр. У сигаретах, які включають в себе капсульовані частинки каталізатора, можна зменшити кількість монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені диму. Способи виготовлення сигарет, які включають в себе капсульовані частинки каталізатора, включають капсулювання частинок каталізатора та введення капсульованих частинок каталізатора в одну або кілька складових частин сигарети. Введення частинок каталізатора в одну або кілька складових частин сигарети описано у патентних публікаціях США № 2004/0131859; № 7 2004/0040566 та № 2004/0110633, які належать одному власнику; вміст цих публікацій включено до цього опису шляхом посилання. Частинки каталізатора можна вводити у сигарету з метою зниження концентрації у головному струмені диму та/або у побічному струмені диму одного або кількох складників газової фази (наприклад, СО або NO). Однак під час куріння сигарети, яка включає в себе частинки каталізатора, на частинках каталізатора можуть утворюватися малолеткі або нелеткі продукти згоряння, наприклад, смоли. Передчасне осадження малолетких або нелетких продуктів може зумовити ефективну деактивацію частинок каталізатора (наприклад, внаслідок утворення бар'єру між частинками каталізатора та складниками газової фази та/або хімічної взаємодії згаданих продуктів із частинками каталізатора). Наприклад, шар малолеткого або нелеткого матеріалу може бути практично непроникним для складників газової фази, які знаходяться у головному струмені диму. Крім того, при підвищених температурах малолеткі або нелеткі матеріали можуть реагувати з частинками каталізатора та знижувати їхню каталітичну активність. Пропонуються капсульовані частинки каталізатора, які мають летке покриття, утворене безпосередньо на оголеній поверхні (наприклад, на активній каталітичній поверхні) частинок каталізатора. Термін «леткий» означає, що у варіанті, якому віддається перевага, капсулювальний шар має температуру звітрювання, нижчу від температури звітрювання смоли або інших твердофазних побічних продуктів згоряння/піролізу тютюну. Перед курінням сигарети, яка включає в себе капсульовані частинки каталізатора, летке покриття у варіанті, якому віддається перевага, принаймні частково, а у варіанті, якому віддається більша перевага, повністю покриває частинки каталізатора. Леткі покриття, яким віддається перевага, звітрюються під час куріння сигарети. У сигареті, яка включає в себе капсульовані частинки каталізатора, коли капсульовані частинки каталізатора зазнають впливу температури, нижчої від температури звітрювання покриття, згадане летке покриття утворює захисний шар, на який можуть осаджуватися малолеткі та нелеткі матеріали (наприклад, смола). Малолеткі або нелеткі матеріали можуть утворюватися та осаджуватися на леткому покритті, а не на частинках каталізатора. Коли температура досягає температури звітрювання капсулювального матеріалу або перевищує цю температуру, летке покриття - а також будь-які матеріали, утворені на ньому - видаляються, оголяючи активну поверхню частинок каталізатора. Таким чином, активна поверхня частинок каталізатора може оголятися в умовах куріння (тобто перед зоною згоряння) для каталізу та/або окиснення газоподібних складників головного та/або побічного струменів диму. Заявники несподівано виявили, що капсульовані частинки каталізатора, введені у сигарету, мають вищу каталітичну ефективність під час куріння у порівнянні з некапсульованими частинками каталізатора. За одним із варіантів здійснення винаходу, сигарета включає в себе капсульовані частинки ка 93231 8 талізатора, причому під час куріння сигарети леткий капсулювальний матеріал звітрюється на відстані від приблизно 0,1 мм до приблизно 10 мм, відповідно до варіанта, якому віддається перевага, від приблизно 0,5 мм до приблизно 2 мм перед лінією обвуглення. У значенні, вживаному в цьому описі, термін «лінія обвуглення» означає лінію, яка утворюється на паперовій обгортці сигарети на межі зони згоряння, яка утворюється під час куріння сигарети. Капсулювальний шар утворюється з леткого матеріалу, який може піддаватися термічному або хімічному розкладу. За першим варіантом здійснення винаходу, капсулювальний матеріал може зазнавати термічного розкладу (наприклад, розтоплюватися, сублімуватися або зазнавати піролізу) під впливом температури, яка перевищує температуру навколишнього середовища, однак є нижчою від приблизно 350°С, а за варіантом, якому віддається перевага, нижче від приблизно 200°С, оголяючи частинки каталізатора для контактування з головним струменем диму, побічним струменем диму або обома цими струменями. Капсулювальні матеріали, яким віддається перевага, термічно розкладаються при температурі від приблизно 40°С до приблизно 200°С. За ще одним варіантом здійснення винаходу, капсулювальний матеріал може хімічно розкладатися (наприклад, розчинятися) під впливом складників сигаретного диму, які виділяються під час куріння. Наприклад, волога, яка міститься у головному струмені диму, може взаємодіяти з капсулювальним шаром, спричиняючи звітрювання капсулювального матеріалу та оголяючи частинки каталізатора. Капсулювальні шари, яким віддається перевага, хімічно розкладаються під впливом головного струменя диму або побічного струменя диму, який має відносну вологість вище від приблизно 5%, а відповідно до варіанта, якому віддається більша перевага, - вище від приблизно 20%. Внаслідок наявності леткого капсулювального шару активна каталітична поверхня частинок, введених у сигарету (наприклад, у різаний тютюновий наповнювач), може оголятися перед зоною згоряння сигарети. Леткий капсулювальний шар здатний звести до мінімуму фізичну взаємодію та хімічне реагування між частинками каталізатора та нелеткими або малолеткими продуктами згоряння та/або піролізу (наприклад, смолою). Наприклад, може бути зведений до мінімуму високотемпературний розклад молекул смоли внаслідок реакції з частинками каталізатора. Частинки каталізатора, які складають ядро капсульованих частинок каталізатора, можуть містити елементарний метал, сплав, оксид та/або гідроксид щонайменше одного елемента, вибраного з групи, яку складають Mg, AI, Si, Ті, V, Сr, Μn, Fe, Co, Ni, Сu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, Ce, Pr, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir та Аu. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, частинки каталізатора виконані у вигляді наночастинок. Термін «наночастинки» означає, що частинки каталізатора мають середній діаметр частинок менше від 1 мкм. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, наночастинки мають 9 середній розмір менше від приблизно 100 нм, за варіантом, якому віддається більша перевага, менше від приблизно 50 нм і за варіантом, якому віддається найбільша перевага, менше від приблизно 10 нм. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, частинки каталізатора містять оксиди та/або гідроксиди заліза. Наприклад, фірма, MACH І, Inc., King of Prussia, Pennsylvania, U.S.A., постачає на ринок наночастинки Fe2O3 під торговими назвами NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) та NANOCAT® Magnetic Iron Oxide. Продукт NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) являє собою аморфний оксид заліза (III) у формі сипкого порошку з розміром частинок приблизно 3 нм, питомою поверхнею приблизно 250 м2/г та насипною густиною приблизно 0,05 г/мл. Продукт NANOCAT® Superfine Iron Oxide (SFIO) синтезується із застосуванням парофазного процесу, який забезпечує одержання продукту, практично вільного від домішок, які можуть бути присутні у звичайних каталізаторах, та придатного для застосування у харчових продуктах, лікарських засобах та косметичних продуктах. Продукт NANOCAT® Magnetic Iron Oxide являє собою сипкий порошок із розміром частинок приблизно 25 нм та питомою поверхнею приблизно 40 м2/г. Інші частинки каталізатора, яким віддається перевага, містять оксиди та/або гідроксиди марганцю, міді або церію. Капсулювальний матеріал, який утворює покриття, яке капсулює частинки каталізатора, може містити віск, водорозчинний полімер, водонерозчинний полімер або інший матеріал, здатний звітрюватися під час куріння сигарети, оголяючи частинки каталізатора, на які він нанесений. Капсулювальні матеріали, яким віддається перевага, є нетоксичними, легко наносяться на частинки каталізатора та є стабільними (наприклад, термічно та хімічно стабільними) у типових умовах зберігання сигарет. Капсулювальні матеріали, яким віддається перевага, містять одну або кілька ароматизувальних сполук. Капсулювальний матеріал може містити віск. До восків, яким віддається перевага, належать плавкі матеріали, які мають температуру плавлення від приблизно 40°С до приблизно 350°С. До прикладів восків належать бджолиний віск, кокосовий віск, канделільський віск, карнаубський віск, монтанний віск, урикурі-віск, парафіновий віск, рисовий віск або їх суміші. Капсулювальний матеріал може містити водорозчинний полімер. Прикладами водорозчинних полімерів є полівініловий спирт, полівінілпіролідон, поліетиленоксиди, водорозчинні поліаміди, водорозчинні складні поліефіри, водорозчинні похідні целюлози, полімери акрилової кислоти та їх суміші. До природних та модифікованих водорозчинних полімерів належать крохмалі, декстрини, камеді, желатини, пектин, альгінати, аравійська камедь або їх суміші. Перевага серед капсулювальних матеріалів віддається альгінатам. До альгінатів, які являють собою солі високомолекулярного вуглеводного біополімеру - альгінової кислоти, належать альгінат натрію, альгінат кальцію, альгінат калію та 93231 10 поліпропіленглікольальгінат. Альгінова кислота не розчиняється у воді, однак її солі є гідроколоїдами (тобто зв'язують або поглинають воду) та можуть утворювати покриття. Альгінати загалом є кислотостійкими та теплостійкими. Варіювання концентрації іонів кальцію, які забезпечують поперечне зшивання, дозволяє регулювати міцність гелю. Поєднання альгінату з іншими камедями, наприклад, із пектином, уможливлює підвищення в'язкості. Альгінати можна диспергувати у воді кімнатної температури, хоча розчинність, як правило, знижується при зниженні температури води. Альгінати у концентрації вище 2% (мас.) можна диспергувати із застосуванням змішування з високим зусиллям зсуву з метою уникнення грудок. Високошвидкісні змішувачі поєднують високу швидкість потоку з високим зусиллям зсуву, що забезпечує підвищення ефективності змішування. Нижче описано спосіб, якому віддається перевага, застосовуваний для формування капсульованих частинок каталізатора, які мають покриття з альгінату кальцію. Капсулювальний матеріал може містити водонерозчинний полімер. До прикладів водонерозчинних полімерів належать поліетилен, поліпропілен, поліакрилати, поліметакрилати, поліметилметакрилати, полівінілхлорид, полівініліденхлорид, полісахариди та їх суміші. Капсулювальний матеріал може містити ароматизувальну сполуку. До ароматизувальних сполук, яким віддається перевага, належать ментол, похідні ментолу та сполуки-попередники ментолу. До інших придатних ароматизувальних сполук належать синтетичні та природні ароматизатори, ефірні олії, спирти, альдегіди, складні та прості ефіри, кетони, феноли та їх суміші. Ароматизувальною сполукою може бути ароматична або неароматична сполука. Частинки каталізатора можуть бути покриті одним або кількома шарами одного або різних летких капсулювальних матеріалів. Наприклад, для досягнення бажаної товщини та/або ступеня суцільності бажаного капсулювального шару можна застосовувати багатостадійні процеси нанесення покриття. За подальшим прикладом, частинки каталізатора можуть бути покриті першим летким покриттям, а потім другим летким покриттям. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, перше летке покриття містить ароматизувальну сполуку. Для формування капсульованих частинок каталізатора можна застосовувати різноманітні способи. До придатних способів належить виготовлення частинок каталізатора та формування щонайменше одного леткого капсулювального шару на поверхні частинок каталізатора. До згаданих способів належать газофазні та рідкофазні процеси. Згідно з одним прикладом газофазного процесу, частинки каталізатора можна змішувати з рідкофазним капсулювальним матеріалом (наприклад, із розчином леткої сполуки або з нерозведеною рідкою леткою сполукою) для одержання суміші. Під час змішування температуру та інтенсивність перемішування можна регулювати. 11 Наприклад, частинки каталізатора та розчин капсулювального матеріалу можна змішувати при кімнатній температурі та обробляти ультразвуком для одержання однорідної суміші. Суміш частинок каталізатора з капсулювальним матеріалом можна висушити та одержати капсульовані частинки каталізатора. Відповідно до способу, якому віддається перевага, згадану суміш можна розпилювати, утворюючи аерозоль, який містить частинки каталізатора, покриті капсулювальним матеріалом. Температуру розпилення та швидкість подавання суміші в розпилювач можна регулювати для утворення твердофазних капсульованих частинок каталізатора (тобто для забезпечення висихання капсулювального шару з утворенням суцільного покриття на частинках каталізатора). Наприклад, для виготовлення капсульованих частинок каталізатора, які містять 50% (мас.) частинок оксиду заліза NANOCAT®, покритих аравійською камеддю, можна спочатку змішати частинки оксиду заліза (приблизно 1 г) з аравійською камеддю (приблизно 1 г) у приблизно 30 мл деіонізованої води при безперервному перемішуванні для одержання однорідної суспензії частинок оксиду заліза. Цю суспензію розпилюють, застосовуючи сопло діаметром 0,5 мм, при температурі приблизно 170°С, при цьому вода, присутня у суміші, випаровується, і утворюються частинки оксиду заліза, покриті аравійською камеддю. Залежно від умов обробки, капсульовані частинки каталізатора можуть мати вигляд порошку, гранул або агломерату. Капсульовані частинки каталізатора можуть мати форму сфер, сфероїдів, ниток, волокон тощо. Згідно з одним прикладом рідкофазного процесу, частинки каталізатора можна занурювати у рідкофазний капсулювальний матеріал або його сполуку-попередник (наприклад, у розчин леткої сполуки або у нерозведену рідку летку сполуку) з одержанням суміші, у якій на частинках каталізатора утворюється покриття. Температуру під час занурення можна регулювати, і суміш факультативно можна перемішувати (наприклад, збовтувати). Частинки каталізатора та капсулювальний матеріал можна змішувати для одержання покриття при кімнатній температурі. Після занурення частинки каталізатора з покриттям можна висушити та факультативно піддати подальшій обробці для формування капсульованих частинок каталізатора. Подальша обробка може включати зшивання капсулювального полімеру, наприклад, із застосуванням реакції іонного обміну. Спосіб одержання частинок каталізатора, капсульованих альгінатом, включає занурення частинок каталізатора у розчин солі альгінової кислоти для одержання частинок каталізатора з покриттям, та подальшу обробку частинок каталізатора з покриттям для одержання зшитого полімерного альгінатного покриття. Наприклад, для виготовлення капсульованих частинок каталізатора, які містять 50% (мас.) частинок оксиду заліза NANOCAT®, покритих альгінатом кальцію та/або натрію, можна спочатку змішати частинки оксиду заліза (приблизно 1 г) із розчином альгінату натрію (1 г альгінату натрію у 93231 12 100 мл деіонізованої води) при безперервному перемішуванні для одержання частинок оксиду заліза, покритих альгінатом натрію. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, згадану суміш гомогенізують (наприклад, протягом 30-130 с), залишають для осадження на повітрі (наприклад, протягом 10-60 хв.), після чого знов гомогенізують (наприклад, протягом 30-130 с). Покриття з альгінату натрію можна піддати принаймні частковому, а за варіантом, якому віддається перевага, повному перетворенню (наприклад, полімеризації) у покриття з альгінату кальцію із застосуванням реакції іонного обміну. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, певний об'єм частинок оксиду заліза, покритих альгінатом натрію, вводять у контакт із розчином, який містить багатовалентний катіон. Цей розчин може являти собою водний або неводний (наприклад, спиртовий) розчин. Згідно з одним способом, якому віддається перевага, згаданий розчин містить хлорид кальцію (наприклад, 0,1 Μ водним розчином хлориду кальцію). При такій обробці відбувається заміна Na1+ на Са2+ шляхом реакції іонного обміну, внаслідок якої навколо частинок оксиду заліза утворюється оболонка зі зшитого леткого альгінату кальцію. До інших багатовалентних катіонів, придатних для одержання зшитих капсулювальних шарів, належать катіони алюмінію, марганцю, заліза, міді, цинку, стронцію, срібла та барію. Твердість зшитого полімерного капсулювального шару можна регулювати шляхом варіювання ступеня зшивання. Ступінь зшивання є пропорціональним тривалості реакції між капсулювальним матеріалом та розчином багатовалентного катіону (тобто часу твердіння). До інших полімерів, які можна зшивати шляхом іонного обміну, належать полісахариди. Згідно з одним способом, якому віддається перевага, певний об'єм частинок оксиду заліза, покритих альгінатом натрію, диспергують шляхом введення краплями (наприклад, за допомогою шприца з голкою калібру 26,5) у розчин хлориду кальцію. Для регулювання розміру капсульованих частинок можна регулювати глибину та швидкість введення. Надлишок розчину хлориду кальцію видаляють (наприклад, шляхом фільтрування або декантації) після збігання заздалегідь визначеного часу твердіння (який може досягати, наприклад, приблизно 2 год.), і одержані частинки, покриті альгінатом кальцію, промивають та висушують. Таким чином можна виготовити капсульовані частинки каталізатора, які містять щонайменше приблизно 10% (мас), 20% (мас), 30% (мас), 40% (мас), 50% (мас), 60% (мас), 70% (мас), 80% (мас) або 905% (мас.) частинок каталізатора (наприклад, частинок оксиду заліза). Мікрознімки зразків оксиду заліза з покриттям з альгінату кальцію, одержані за допомогою оптичного мікроскопа, показано наведені на Фіг.1. На Фіг.1(а) показаний одержаний за допомогою оптичного мікроскопа мікрознімок частинок оксиду заліза NANOCAT® у стані поставки. На Фіг.1(b) показаний одержаний за допомогою оптичного мікроскопа мікрознімок капсульованих альгінатом кальцію частинок оксиду заліза неправильної сфе 13 ричної форми. На Фіг.1(с) показаний одержаний за допомогою оптичного мікроскопа мікрознімок капсульованих альгінатом кальцію частинок оксиду заліза у формі волокон. До додаткових способів формування капсульованих частинок каталізатора належать використання явища несумісності полімерів (коли покриття на частинках каталізатора утворюється внаслідок переважної адсорбції одного полімеру з розчину несумісних полімерів у спільному розчиннику); капсулювання у псевдозрідженому шарі та полімеризацію у газовій фазі. Капсульовані частинки каталізатора мікронного розміру можуть мати середній розмір частинок від приблизно 1 мкм або менше до приблизно 1000 мкм або більше. Капсульовані частинки каталізатора можуть мати середній розмір частинок від приблизно 10 мкм, 20 мкм, 30 мкм, 40 мкм, 50 мкм, 60 мкм, 70 мкм, 80 мкм або 90±5 мкм до приблизно 100 мкм, 200 мкм, 300 мкм, 400 мкм, 500 мкм, 600 мкм, 700 мкм, 800 мкм або 900±50 мкм. Капсульовані частинки каталізатора можуть включати окремі частинки або агломерати частинок каталізатора з покриттям. Капсульовані частинки каталізатора, яким віддається перевага, мають середній розмір частинок менше від 1 мкм. Субмікронні частинки та наночастинки каталізатора можуть бути капсульовані з утворенням капсульованих частинок каталізатора, які мають середній розмір частинок від 10 нм, 20 нм, 30 нм, 40 нм, 50 нм, 60 нм, 70 нм, 80 нм або 90±5 нм до приблизно 100 нм, 200 нм, 300 нм, 400 нм, 500 нм, 600 нм, 700 нм, 800 нм або 900±50 нм, залежно від середньої товщини капсулювального шару. Відповідно до одного способу, якому віддається перевага, капсульовані частинки каталізатора вводяться щонайменше в одну з таких складових частин сигарети: різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та сигаретний фільтр, які використовуються для виготовлення сигарети. Шляхом введення частинок каталізатора в одну або кілька складових частин сигарети можна зменшити кількість монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені диму під час куріння. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, капсульовані частинки каталізатора вводяться у різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та/або сигаретний фільтр у кількості, яка забезпечує зниження концентрації монооксиду вуглецю та/або оксиду азоту в головному струмені диму щонайменше на 5% (наприклад, щонайменше на 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% або 95%). Перевага віддається кількості частинок каталізатора в одній сигареті до приблизно 200 мг (наприклад, від 1 мг до 200 мг, від 1 мг до 50 мг або від 50 мг до 100 мг). Капсульовані частинки каталізатора можна вводити у сигарету в кількості, яка забезпечує перетворення щонайменше 5%, а за варіантом, якому віддається перевага, щонайменше 25% монооксиду вуглецю в головному струмені тютюнового диму в діоксид вуглецю при температурі нижче від приблизно 200°С та/або перетворення щонайменше 5%, а за варіантом, якому віддається перевага, щонайменше 25% ок 93231 14 сиду азоту в головному струмені тютюнового диму в азот при температурі нижче від приблизно 200°С. Пропонується спосіб виготовлення сигарети, який включає стадії (і) введення капсульованих частинок каталізатора у та/або на щонайменше одну з таких складових частин сигарети: різаний тютюновий наповнювач, сигаретний папір та сигаретний фільтр; (іі) подавання різаного тютюнового наповнювача у сигаретну машину для формування тютюнового стовпчика; (ііі) розміщення обгортки сигарети навколо тютюнового стовпчика сигарети для формування тютюнового прутка сигарети; та (iv) факультативне приєднання сигаретного фільтра до тютюнового стовпчика за допомогою обідкового паперу. Не бажаючи обмежуватися будь-якою теорією, зазначимо, що вважається, що при курінні сигарети, яка містить введені в неї капсульовані частинки каталізатора, CO та/або NO можна піддавати каталізу у присутності кисню для зниження рівня CO та/або NO у головному та/або побічному струмені диму. Вважається також, що після каталітичної реакції частинки каталізатора можуть забезпечувати окиснення СО у присутності або за відсутності кисню та/або відновлювати NO для зниження рівня CO та/або NO у головному та/або побічному струмені диму. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, капсульовані частинки каталізатора можуть каталізувати перетворення як CO в СО2, так і NO в N2. Каталізатор у значенні, вживаному в цьому описі, здатний впливати на швидкість хімічної реакції, наприклад, каталізатор може збільшувати швидкість окиснення монооксиду вуглецю до діоксиду вуглецю, не беручи участі в реакції як реагент або продукт реакції. Окиснювач здатний окиснювати реагент, наприклад, шляхом віддавання кисню реагенту, при цьому сам окиснювач відновлюється. Відновлювач здатний відновлювати реагент, наприклад, шляхом віднімання кисню від реагента, при цьому сам відновлювач окиснюється. «Куріння» сигарети означає нагрівання або спалювання сигарети з утворенням диму, який може просмоктуватися через сигарету. Загалом куріння сигарети включає запалювання одного кінця сигарети та просмоктування диму від зони згоряння до кінця сигарети, який вставляється в рот, в той час як тютюн, який міститься в сигареті, бере участь у реакції згоряння. Сигарету можна курити також іншими способами. Наприклад, сигарету можна курити шляхом її нагрівання та/або нагрівання із застосуванням електричних нагрівальних пристроїв, як описано у патентах США № 6,053,176; № 5,934,289; № 5,591,368 або № 5,322,075, які належать одному власнику. Термін «головний струмінь диму» означає суміш газів, яка проходить вздовж тютюнового прутка та виходить через кінець фільтра, тобто дим, який під час куріння сигарети виходить або всмоктується через кінець сигарети, який вставляється в рот. Головний струмінь диму містить дим, який всмоктується як через запалену ділянку, так і через обгортку сигарети. Термін «побічний струмінь 15 диму» означає дим, який утворюється при статичному горінні. Утворення монооксиду вуглецю та оксиду азоту в сигареті зумовлюється кількома чинниками. На утворення згаданих компонентів впливають, окрім складових частин тютюну, температура та концентрація кисню в сигареті під час згоряння. Наприклад, загальна кількість монооксиду вуглецю, який утворюється під час куріння, визначається комбінацією трьох головних чинників: термічного розкладу (приблизно 30%), згоряння (приблизно 36%) та відновлення діоксиду вуглецю обвугленим тютюном (щонайменше 23%). Утворення монооксиду вуглецю внаслідок термічного розкладу, який значною мірою регулюється хімічною кінетикою, починається при температурі приблизно 180°С та закінчується при приблизно 1050°С. Утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю під час згоряння значною мірою регулюється дифузією кисню до поверхні (kа) та реакцією на поверхні (kb). При 250°С значення kа та kb приблизно однакові. При 400°С реакція стає дифузійно-регульованою. Нарешті, відновлення діоксиду вуглецю обвугленим тютюном або активним вугіллям протікає при температурах в околі 390°С та вище. Під час згоряння у головний струмінь диму вивільнюється оксид азоту у кількості приблизно 0,5 мг на сигарету. Однак оксид азоту може відновлюватися монооксидом вуглецю за рівняннями реакцій: 2NO + СО N2O + СО2 N2O + CO N2 + CO2 Під час куріння у сигареті існують три окремі зони: зона згоряння, зона піролізу/дистиляції та зона конденсації/фільтрації. Зона згоряння є зоною горіння сигарети, яка виникає під час куріння сигарети, зазвичай на запаленому кінці сигарети. Температура в зоні згоряння лежить у межах від приблизно 700°С до приблизно 950°С, а швидкість нагрівання може досягати 500°С/с. У процесі згоряння тютюну споживається кисень, і утворюються монооксид вуглецю, діоксид вуглецю, оксид азоту, водяна пара та інші органічні сполуки (наприклад, смола). Зона згоряння є сильно екзотермічною, і тепло, яке вивільнюється, переноситься у зону піролізу/дистиляції. Зона піролізу являє собою зону, розташовану за зоною згоряння, де температура лежить у межах від приблизно 200°С до приблизно 600°С. У зоні піролізу утворюється більшість загальної кількості монооксиду вуглецю. Основною реакцією є піроліз (тобто термічний розклад) тютюну, при якому утворюються монооксид вуглецю, діоксид вуглецю, оксид азоту, активне вугілля та інші компоненти диму (наприклад, смола) під впливом тепла, яке вивільнюється в зоні згоряння. У зоні конденсації/фільтрації температура лежить у межах від кімнатної до приблизно 150°С. Основними процесами у цій зоні є конденсація та фільтрація компонентів диму. Із сигарети вивільнюються шляхом дифузії певні кількості монооксиду вуглецю, діоксиду вуглецю, оксиду азоту та азоту, а в сигарету надходить шляхом дифузії певна кількість кисню (наприклад, повітря). 93231 16 Під час куріння сигарети головний струмінь диму проходить через неї в напрямку кінця сигарети, у якому розміщений фільтр. При проходженні монооксиду вуглецю та оксиду азоту через сигарету кисень дифундує в сигарету, а монооксид вуглецю та оксид азоту дифундують із сигарети через обгортку. Після звичайного затягування сигаретою протягом 2 с, СО та NO зосереджуються на периферії сигарети, тобто поблизу обгортки сигарети, навпроти зони згоряння. Внаслідок дифузії О2 у сигарету концентрація кисню в периферичній зоні також є високою. Приплив повітря у тютюновий пруток є найбільш інтенсивним поблизу зони згоряння на периферії сигарети та є приблизно пропорційним градієнту температури, тобто більший приплив повітря пов'язаний з більшими градієнтами температури. У типовій сигареті найвищий температурний градієнт виникає в осьовому напрямку від зони згоряння (більше ніж 850-900°С) до кінця сигарети, у якому розміщений фільтр. В межах ділянки довжиною декілька міліметрів позаду зони згоряння температура спадає майже до кімнатної. Додаткову інформацію про розподіл повітряних потоків, утворення різних сполук у сигаретах під час куріння та про утворення та постачання диму можна знайти у публікаціях Бейкера «Механізм утворення та постачання диму» (Richard R. Baker, "Mechanism of Smoke Formation and Delivery", Recent Advances in Tobacco Science, Vol. 6, pp. 184-224 (1980)) та «Зміни зон газоутворення у вугіллі, що утворюється при згорянні сигарети, на протязі циклу куріння» (Richard R. Baker, "Variation of the Gas Formation Regions within a Cigarette Combustion Coal during the Smoking Cycle", Beitraege zur Tabakforschung International, Vol. 11, No. 1, pp. 1-17 (1981)), зміст яких включено до цього опису шляхом посилання. Нелеткі сполуки, наприклад, смола, які утворюються при згорянні та/або піролізі тютюну, можуть осідати на некапсульовані частинки каталізатора та знижувати їхню каталітичну ефективність. Однак нелеткі сполуки, які утворюються на поверхні капсульованих частинок каталізатора, можуть видалятися шляхом видалення леткого капсулювального шару із частинок каталізатора і оголення тим самим частинок каталізатора для взаємодії з димом сигарети. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути виготовлені у формі сухого порошку, пасти або дисперсії в рідині. Наприклад, капсульовані частинки каталізатора можна напилювати, набризкувати на різаний тютюновий наповнювач або на сигаретний папір, або змішувати із вказаними складовими частинами сигарети. За іншим прикладом, різаний тютюновий наповнювач або сигаретний папір можна обробляти рідиною, яка містить капсульовані частинки каталізатора, шляхом ополіскування або занурення. Способи виготовлення сигарет відомі в галузі. Для введення капсульованих частинок каталізатора можна застосовувати будь-який звичайний або модифікований спосіб виготовлення сигарет. При виготовленні сигарети композицію різаного наповнювача у типових способах факультативно поєднують з іншими домішками до сигарет та подають 17 у сигаретну машину для виготовлення тютюнового стовпчика, який потім обгортають обгортковим папером для одержання тютюнового прутка, який ріжуть на частини та факультативно з'єднують з фільтрами. Одержані сигарети можна виготовляти за бажаними технічними вимогами, застосовуючи стандартні або модифіковані способи та пристрої для виготовлення сигарет. Сигарети можуть мати довжину від приблизно 50 мм до приблизно 120 мм. Довжина обводу сигарети може становити від приблизно 15 мм до приблизно 30 мм, а за варіантом, якому віддається перевага, приблизно 25 мм. Щільність пакування тютюну у типових випадках лежить у межах від приблизно 100 мг/см3 до приблизно 300 мг/см3, а за варіантом, якому віддається перевага, від приблизно 150 мг/см3 до приблизно 275 мг/см3. Один із варіантів здійснення винаходу пропонує спосіб одержання капсульованих частинок каталізатора з подальшим осадженням цих частинок каталізатора на та/або введенням їх у різаний тютюновий наповнювач, який потім використовується для виготовлення сигарет. Різаний тютюновий наповнювач, як правило, має форму волокон або пасом шириною від приблизно 1/4 см до приблизно 1/8 см (від приблизно 1/10 дюйма до приблизно 1/20 дюйма) або навіть 1/16 см (1/40 дюйма). Довжина пасом лежит у межах від приблизно 0,65 см до приблизно 7,6 см (від приблизно 0,25 дюйма до приблизно 3,0 дюймів). Сигарети можуть додатково включати в себе один або кілька ароматизаторів або інших домішок (наприклад, регуляторів горіння, модифікаторів згоряння, барвних домішок, в'яжучих тощо). Для виготовлення різаного наповнювача може бути використана будь-яка придатна тютюнова суміш. Прикладами придатних видів тютюнових матеріалів є тютюн трубовогневого сушіння, тютюни типів Берлей, Брайт, Меріленд або тютюни східного типу, рідкісні або спеціальні тютюни та їх суміші. Тютюновий матеріал може постачатися у формі листового тютюну, технологічно обробленої тютюнової сировини, наприклад, розпушеного тютюну, технологічно оброблених жилок тютюнового листя, наприклад, різано-катаних або різанорозпушених жилок, відновленої тютюнової сировини, або їх сумішей. Тютюн може містити також замінники тютюну. Капсульовані частинки каталізатора можна додавати до вихідного різаного тютюнового наповнювача (наприклад, до наповнювача вільного нарізання), який подається у сигаретну машину, або вводити безпосередньо у тютюновий пруток перед обгортанням сигарети обгортковим папером для одержання тютюнового стовпчика. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, капсульовані частинки каталізатора розподіляють рівномірно вздовж тютюнового прутка, однак капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені в окремі місця, розподілені вздовж тютюнового прутка. Таким чином, капсульовані частинки каталізатора можуть бути розподілені вздовж тютюнового прутка однорідно або неоднорідно. Наприклад, тютюновий пруток може включати в себе першу порцію капсульованих частинок каталізатора в 93231 18 одному місці вздовж прутка та другу порцію капсульованих частинок в іншому місці вздовж прутка. Перевага віддається тютюновому прутку з включенням капсульованих частинок каталізатора, який включає в себе першу порцію капсульованих частинок каталізатора поблизу кінця тютюнового прутка з боку фільтра та другу порцію капсульованих частинок каталізатора поблизу периферичного кінця прутка, причому перша порція є більшою від другої. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені у різаний тютюновий наповнювач у будь-якому бажаному співвідношенні, наприклад, від 1% (мас.) до 90% (мас.) капсульованих частинок каталізатора та від 99% (мас.) до 10% (мас.) різаного тютюнового наповнювача, краще від за варіантом, якому віддається більша перевага, від приблизно 1% (мас.) до приблизно 50% (мас.) капсульованих частинок каталізатора, а за варіантом, якому віддається найбільша перевага, від приблизно 1% (мас.) до приблизно 20% (мас.) капсульованих частинок каталізатора. На додаток до або замість введення капсульованихкаталізаторів у тютюновий пруток, капсульовані частинки каталізатора можна вводити у сигаретний папір до або після включення сигаретного паперу до складу сигарети. Капсульовані частинки каталізатора можна вводити у целюлозне полотно шляхом осадження частинок безпосередньо на целюлозне полотно або на матеріалнаповнювач полотна, який вводится у папір. Капсульовані частинки каталізатора можна вводити у сигаретний папір та/або у сировину, яку застосовують для виготовлення сигаретного паперу (наприклад, вводити у вихідну паперову масу, що яка надходить у машину для виготовлення сигаретного паперу). Капсульовані частинки каталізатора можна ввести у сигаретний папір шляхом набризкування або нанесення частинок на вологе основне (наприклад, целюлозне) полотно, на проміжне полотно або готове полотно. За одним способом капсульовані частинки каталізатора у формі сухого порошку фізично змішують із матеріалом сигаретного паперу у процесі виготовлення паперу. За іншим способом суспензію (наприклад, водну суспензію) капсульованих частинок каталізатора можна ввести у завантажувальний бункер папероробної машини, а капсульовані частинки каталізатора вводяться у сигаретний папір під час процесу виготовлення паперу. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені у сигаретний папір у будь-якому бажаному співвідношенні, наприклад, від 1% (мас.) до 90% (мас.) капсульованих частинок каталізатора та від 99% (мас.) до 10% (мас.) сигаретного паперу. Відповідно до варіанта здійснення, якому віддається перевага, кількість капсульованих частинок каталізатора становить від приблизно 1% (мас.) до приблизно 50% (мас), а за варіантом, якому віддається більша перевага, від приблизно 1% (мас.) до приблизно 20% (мас.) кількості сигаретного паперу. Кількість, розташування та розподіл капсульованих частинок каталізатора у сигареті можна ви 19 бирати в залежності від температури та характеристик повітряного потоку при курінні з метою регулювання, наприклад, забезпечення підвищення або збільшення до максимуму швидкості перетворення СО у СО2 та/або NO у N2. Кількість капсульованих частинок каталізатора, введених у сигарету, можна вибирати таким чином, щоб забезпечити зменшення кількостей монооксиду вуглецю та оксиду азоту в головному струмені диму при курінні сигарети. Капсульовані частинки каталізатора можна наносити як покриття та/або способом друку на щонайменше одну поверхню паперової обгортки сигарети (наприклад, на внутрішню та/або зовнішню поверхню) для утворення тексту або зображень на обгортці сигарети. Кількість надрукованого матеріалу та/або кількість каталізатора можна варіювати для регулювання ступеня зменшення кількостей СО та/або NO. Леткий капсулювальний шар може бути забарвлений (наприклад, харчовим барвником) для регулювання зовнішнього вигляду капсульованих частинок каталізатора. Наприклад, можна забезпечити колір капсульованих частинок каталізатора, який співпадає або контрастує з кольором сигаретного паперу (або різаного тютюнового наповнювача). Сигарета може включати в себе суміш різних капсульованих частинок каталізатора. Склад капсульованих частинок каталізатора (тобто склад та/або розмір частинок каталізатора та/або склад та/або товщину капсулювального шару) можна вибирати з метою забезпечення дії у певному діапазоні температур, і у складову частину сигарети (наприклад, у різаний тютюновий наповнювач, сигаретний фільтр та/або сигаретний папір) можна вводити каталітично ефективну кількість частинок каталізатора для регулювання ефективності перетворення та/або селективності каталізатора. Наприклад, перші капсульовані частинки каталізатора можна ввести у різаний тютюновий наповнювач сигарети, а другі капсульовані частинки каталізатора можна ввести у сигаретний папір. Сигаретний папір, який містить капсульовані частинки каталізатора, можна застосовувати у сигареті як паперову обгортку, паперовий фільтр та/або паперовий наповнювач. Як обгортку сигарети можна застосовувати будь-який обгортковий матеріал, придатний для обгортання різаного наповнювача, в тому числі обгорткові матеріали, які містять льон, коноплю, кенаф, еспарто, рисову солому, целюлозу тощо. 93231 20 Сигаретна обгортка може факультативно містити наповнювачі, ароматизатори та регулятори горіння. Обгортка може мати у поперечному перерізі кілька шарів, як, наприклад, двошарова обгортка, розкрита у патенті США № 5,143,098, який належить заявнику цієї заявки, зміст якого включено до цього опису у повному обсязі шляхом посилання. Капсульовані частинки каталізатора можуть бути введені в обгортку сигарети. Паперова обгортка, виконана у вигляді полотна з волокнистого целюлозного матеріалу, може додатково містити частинки матеріалу-наповнювача полотна, наприклад, карбонату кальцію (СаСО3). На практиці цей матеріал-наповнювач полотна застосовується як засіб регулювання проникності обгортки. Проникність обгортки вимірюється, як правило, в одиницях Кореста (Coresta) та визначається як об'єм повітря (у кубічних сантиметрах), який проходить крізь один квадратний сантиметр матеріалу за одну хвилину при перепаді тиску 1,0 кПа. Паперова обгортка може мати один або кілька шарів. Сигарета, якій віддається перевага, включає в себе першу обгортку, другу обгортку, обгорнуту поверх першої обгортки, та капсульовані частинки каталізатора, введені у першу обгортку. Відповідно до варіанта, якому віддається перевага, капсульовані частинки каталізатора розподілені по всьому тютюновому прутку та/або по всіх частинах сигаретної обгортки. Шляхом введення капсульованого каталізатора в одну або кілька складових частин сигарети можна забезпечити зменшення кількості монооксиду вуглецю, який просмоктується через сигарету, зокрема, у зонах згоряння, піролізу, конденсації та/або у фільтрі. Подальший варіант здійснення винаходу пропонує спосіб оброблення тютюнового диму, який включає запалення сигарети з утворенням тютюнового диму та просмоктування диму через сигарету, причому леткий капсулювальний матеріал принаймні частково звітрюється, оголяючи поверхню частинок каталізатора. Відповідно до варіанта здійснення винаходу, якому віддається перевага, леткий капсулювальний матеріал звітрюється на відстані від приблизно 0,1 мм до 10 мм перед лінією обвуглення. У цьому документі описано різноманітні варіанти здійснення винаходу, однак слід мати на увазі, що в них можуть бути внесені зміни та модифікації, очевидні для фахівця у галузі. Такі зміни та модифікації слід розглядати в межах обсягу винаходу, який визначається формулою винаходу, яка додається. 21 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 93231 Підписне 22 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюConstituent parts of cigarette and cigarette which comprise encapsulated catalyst particles, and method for making cigarette
Автори англійськоюGedevanishvili Shalva, Reddy Budda, Pithawalla Yezdi B., Paine Katheryne Esperdi
Назва патенту російськоюСоставные части сигареты и сигарета, которые содержат капсулированные частицы катализатора, и способ изготовления сигареты
Автори російськоюГедеванишвили Шалва, Редди Будда, Питеуолла Йезди Б., Пэйн Кэтрин Эсперди
МПК / Мітки
МПК: A24B 15/00
Мітки: містять, капсульовані, каталізатора, виготовлення, складові, частинки, сигарети, сигарета, спосіб, частини
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-93231-skladovi-chastini-sigareti-ta-sigareta-yaki-mistyat-kapsulovani-chastinki-katalizatora-ta-sposib-vigotovlennya-sigareti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Складові частини сигарети та сигарета, які містять капсульовані частинки каталізатора, та спосіб виготовлення сигарети</a>
Попередній патент: Пальник газової плити
Наступний патент: Спосіб виготовлення лікарського препарату у формі таблеток на основі міансерину гідрохлориду
Випадковий патент: Спосіб виготовлення архітектурно-оздоблювального клінкеру для обличкування фасадів