Композиція різаного тютюну, сигарета, спосіб виготовлення сигарети

Винахід в цілому стосується способів зниження кількості монооксиду вуглецю у головному струмені диму сигарети під час куріння. Зокрема, винахід стосується композицій різаного тютюну, сигарет, способів виготовлення сигарет та способів куріння сигарет, де використовуються гідропероксиди, які розкладаються під час куріння з утворенням одного чи кількох продуктів, здатних діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Були запропоновані різноманітні способи для зниження кількості монооксиду вуглецю у головному струмені диму сигарети під час куріння. Наприклад, [патент Великобританії №863,287] описує способи обробки тютюну перед виробництвом тютюнових виробів, такі як видалення або модифікування продуктів неповного згоряння під час куріння такого тютюнового виробу. Крім того, сигарети, які містять абсорбенти, звичайно у фільтрувальному мундштук у, були запропоновані для фізичного абсорбування частини монооксиду вуглецю. Фільтри для сигарет та фільтрувальні матеріали описуються, наприклад, у перевиданому [патенті США № RE 31,700, патенті США №4,193,412, патенті Великобританії №973,854, патенті Великобританії №685,822, патенті Великобританії №1,104,993 та патенті Швейцарії №609,217]. Однак такі способи недостатньо ефективні. Каталізатори для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю описуються, наприклад, у [патентах США №4,317,460; 4,956,330; 5,258,330; 4,956,330; 5,050,621 та 5,258,340, а також у патенті Великобританії №1,315,374]. Недоліки введення у сигарету звичайного каталізатора полягають у великих кількостях окиснювача, які необхідно вводити у фільтр для досягнення ефективного зниження вмісту монооксиду вуглецю. Крім того, якщо брати до уваги неефективність гетерогенної реакції, потрібна кількість окиснювача була б навіть ще більшою. Оксиди металів, такі як оксид заліза, також пропонувалися для введення у сигарети з різним призначенням. [Див., наприклад, публікації Міжнародних Заявок WO 87/06104 та WO 00/40104, а також патенти США №3,807,416 та 3,720,214]. Оксид заліза також пропонувався для введення у тютюнові вироби для різних інших призначень. Наприклад, оксид заліза був описаний як сипкий неорганічний наповнювач [наприклад, у патентах США №4,197,861; №4,195,645 та №3,931,824], як барвник [наприклад, у патенті США №4,119,104], а також у порошковій формі як регулятор горіння [наприклад, у патенті США №4,109,663]. Крім того, кілька патентів описують обробку різаних тютюнів порошкоподібним оксидом заліза для поліпшення смаку, кольору та/або зовнішньому вигляду [наприклад, у патентах США №6,095,152; 5,598,868; 5,129,408; 5,105,836 та 5,101,839]. Однак попередні спроби виготовлення сигарет, що містять оксиди металів, такі як FeO або Fe2O3 не привели до ефективного зниження вмісту монооксиду вуглецю у головному струмені диму. Незважаючи на проведені розробки, залишається потреба у вдосконалених та більш ефективних способах та композиціях для зниження вмісту монооксиду вуглецю у головному стр умені диму сигарети під час куріння. За варіантом, якому віддається перевага, такі способи та композиції не повинні потребувати дорогих або тривалих операцій виробництва та/або обробки. За варіантом, якому віддається більша перевага, вони повинні забезпечити можливість каталізувати або окиснювати монооксид вуглецю не тільки у зоні фільтра сигарети, але також і по усій довжині сигарети під час куріння. Запропоновані за цим винаходом композиції різаного тютюну, сигарети, способи виготовлення сигарет та способи куріння сигарет, де використовуються гідропероксиди, які розкладаються під час куріння з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Один із варіантів здійснення винаходу має відношення до композиції різаного тютюну, що містить тютюн та гідропероксид, у якому під час згоряння згаданої композиції різаного тютюну цей гідропероксид здатний до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Інший варіант здійснення винаходу має відношення до сигарети, що включає в себе тютюновий пруток, причому цей тютюновий пруток включає в себе композицію різаного тютюну, яка містить тютюн та гідропероксид. Під час куріння такої сигарети цей гідропероксид здатний до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За варіантом, якому віддається перевага, така сигарета містить від приблизно 5мг до приблизно 200мг такого гідропероксиду на сигарету, а за варіантом, якому віддається більша перевага, від приблизно 40мг до приблизно 100мг такого гідропероксиду на сигарету. Дальший варіант здійснення винаходу стосується способу виготовлення сигарет, що включає (і) додавання гідропероксиду у різаний тютюн, у якому такий гідропероксид здатний до розкладання під час куріння сигарети з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю; (іі) подавання різаного тютюну, що містить цей гідропероксид, в машину для виготовлення сигарет для формування тютюнового прутка; а також (ііі) обгортання тютюнового прутка паперовою обгорткою для формування сигарети. За варіантом, якому віддається перевага, сигарета, що виготовлена у такий спосіб, містить від приблизно 5мг до приблизно 200мг такого гідропероксиду на сигарету, а за варіантом, якому віддається більша перевага, від приблизно 40мг до приблизно 100мг такого гідропероксиду на сигарету. Інший варіант здійснення винаходу має відношення до способу куріння сигарет, описаних вище, який включає запалювання сигарети для утворення диму та вди хання цього диму, причому під час куріння такої сигарети гідропероксид здатний до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За варіантом, якому віддається перевага, цей гідропероксид здатний до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За варіантом, якому віддається перевага, ці гідропероксиди включають в себе, але не обмежуються такими сполуками: FeOOH, AIOOH, ТіООН, а також суміші цих сполук, серед яких особлива перевага віддається FeOOH. За варіантом, якому віддається перевага, цей гідропероксид здатний до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, вибраного з групи, що складається з Fe2O3, АІ 2О3 , ТіО2, а також сумішей цих продуктів. За варіантом, якому віддається перевага, продукт, утворений в результаті розкладання такого гідропероксиду під час згоряння згаданої композиції різаного тютюну, є наявним у кількості, достатній для конверсії щонайменше 50% монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. У дальшому варіанті здійснення винаходу гідропероксид та/або продукт, що утворюється в результаті розкладання такого гідропероксиду під час згоряння згаданої композиції різаного тютюну, має форму наночастинок, які за варіантом, якому віддається перевага, мають середній розмір частинки менш ніж приблизно 500нм, за варіантом, якому віддається більша перевага, мають середній розмір частинки менш ніж приблизно 100нм, а за варіантом, якому віддається найбільша перевага, мають середній розмір частинки менш ніж приблизно 5нм. Різні характерні риси та переваги цього винаходу будуть більш зрозумілими при вивченні подальшого докладного опису, що викладається у зв'язку із супровідними кресленнями, на яких: Фіг.1 показує залежність вільної енергії Гіббса та ентальпії від температури для реакції окиснення монооксиду вуглецю з утворенням діоксиду вуглецю. Фіг.2 показує температурну залежність конверсії діоксиду вуглецю в монооксид вуглецю під впливом вуглецю. Фіг.3 показує порівняння змін енергії Гіббса для різних реакцій між вуглецем, киснем, монооксидом вуглецю, діоксидом вуглецю та газоподібним воднем. Фіг.4 показує процент конверсії діоксиду вуглецю в монооксид вуглецю при різних температурах під впливом вуглецю та водню відповідно. Фіг.5 показує зміни енергії Гіббса для кількох реакцій, у яких беруть участь Fe(III) та/або монооксид вуглецю. Фіг.6 показує конверсію монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю під впливом Fе2О3 та Fе3О4 відповідно у визначеному діапазоні температур. Фіг.7 показує зміни енергії Гіббса для розкладання FeOOH у визначеному діапазоні температур. Фіг.8 показує зміни ентальпії розкладання FeOOH та, відповідно, відновлення Fe2O3 у визначеному діапазоні температур Фіг.9 показує порівняння між каталітичною активністю наночастинок Fe2O3 (супертонкий оксид заліза марки NANOCATÒ Superfine Iron Oxide (SFIO) виробництва фірми МАСН І, Inc., King of Prussia, PA, США), що має середній розмір частинок приблизно 3нм та порошком Fe2O3 (виробництва фірми Aldrich Chemical Company), що має середній розмір частинок приблизно 5мкм. Фіг.10 показує зону згоряння сигарети під час куріння (коли нанодисперсний Fe2O3 діє як окиснювач), а також зону піролізу сигарети під час куріння (коли нанодисперсний (у формі наночастинок) Fe2O3 діє як каталізатор) разом із відповідними реакціями, які відбуваються у ци х зонах. Фіг.11А показує зону згоряння, зону піролізу/дистиляції і зону конденсації/фільтрації, а Фіг.11В, Фіг.11С та Фіг.11D показують відносні рівні кисню, діоксиду вуглецю та монооксиду вуглецю відповідно по довжині сигарети під час куріння. Фіг.12 показує схему кварцового проточного трубчастого реактора. Фіг.13 показує залежність утворення монооксиду вуглецю, діоксиду вуглецю та кисню від температури при застосуванні нанодисперсного Fe2O3 як каталізатора для окиснення монооксиду вуглецю киснем із метою утворення діоксиду вуглецю. Фіг.14 показує відносне утворення монооксиду вуглецю, діоксиду вуглецю та кисню при застосуванні нанодисперсного Fe2O3 як окиснювача у реакції Fe2O3 з монооксидом вуглецю з метою утворення діоксиду вуглецю та FeO. Фіг.15А та Фіг.15В показують порядок реакцій монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю з Fe2O3, який виступає як каталізатор. Фіг.16 показує результати вимірювання енергії активації та передекспоненціальний множник для реакції монооксиду вуглецю з киснем із метою утворення діоксиду вуглецю у присутності нанодисперсного Fe2O3 як каталізатора реакції. Фіг.17 показує залежність процента конверсії монооксиду вуглецю від температури для швидкостей потоку 300мл/хв та 900мл/хв відповідно. Фіг.18 показує результати вивчення забруднення та деактивації води, де крива 1 відповідає умовам за наявності 3% Н2О, а крива 2 відповідає умовам за відсутності Н2О. Фіг.19 показує проточний трубчастий реактор, настроєний на імітацію сигарети для оцінювання різних каталізаторів та попередників каталізаторів. Фіг.20 показує відносні кількості утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю без присутності каталізатора. Фіг.21 показує відносні кількості утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю у присутності каталізатора у вигляді нанодисперсного Fe2O3. За цим винаходом запропоновані композиція різаного тютюну, сигарети, способи виготовлення сигарет та способи куріння сигарет із застосуванням гідропероксиду, здатного до розкладання під час куріння з утворенням щонайменше одного продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За допомогою цього винаходу кількість монооксиду вуглецю у головному струмені диму може бути знижена, що знижує також кількість монооксиду вуглецю, що досягає курця, та/або уходить як вторинний дим. Термін "головний струмінь" диму, означає суміш газів, що проходить крізь тютюновий пруток та виходить із боку фільтра, тобто кількість диму, що ви ходить або всмоктується з кінця сигарети, що вставляється в рот, під час куріння сигарети. Головний струмінь диму містить такий дим, що просмоктується як через зону жевріння сигарети, а також і через паперову обгортку цієї сигарети. Загальна кількість монооксиду вуглецю, що присутній у головному стр умені диму та утворюється під час куріння, походить з комбінації трьох основних джерел: термічне розкладання (приблизно 30%), згоряння (приблизно 36%) та відновлення діоксиду вуглецю обвугленим тютюном (щонайменше 23%). Утворення монооксиду вуглецю термічним розкладанням починається при температурі приблизно 180°С та закінчується при приблизно 1050°С та в значній мірі регулюється хімічною кінетикою. Утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю під час згоряння в значній мірі регулюється дифузією кисню до поверхні (kа) та поверхневою реакцією (kb). При 250°С, kа та kb майже однакові. При 400°С реакція стає керованою дифузією. Нарешті, таке відновлення діоксиду вуглецю обвугленим тютюном або активованим вугіллям відбувається при температурах приблизно 390°С та вище. Крім складників тютюну, температура та концентрація кисню є двома найважливішими факторами, що впливають на утворення та реакції монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю. Не бажаючи заглиблюватися у теорію, вважається, що гідропероксиди розкладаються за умов згоряння різаного тютюну, або куріння сигарети, з утворенням сполук каталізатора або окиснювача, які спричиняють різні реакції, що відбуваються у різних зонах сигарети під час куріння. Під час куріння у сигареті існують три різні зони: зона згоряння, зона піролізу/дистиляції, а також конденсації/фільтрації. Перша, "зона згоряння" є зоною горіння сигарети, що утворюється під час куріння сигарети, звичайно на жевріючому кінці сигарети. Температура у зоні згоряння знаходиться у межах від приблизно 700°С до приблизно 950°С, а швидкість нагрівання може досягати 500°С/с. Концентрація кисню у цій зоні низька, оскільки він витрачається на згоряння тютюну з утворенням монооксиду вуглецю, діоксиду вуглецю, водяної пари та різноманітних органічних сполук. Така реакція є дуже екзотермічною, і тепло, що виділяється, переноситься газом до зони піролізу/дистиляції. Низькі концентрації кисню разом із високою температурою у зоні згоряння ведуть до відновлення діоксиду вуглецю до монооксиду вуглецю обвугленим тютюном. У зоні згоряння бажано застосовувати гідропероксиди, що розкладаються з утворенням окиснювача на місці, який буде перетворювати монооксид вуглецю у діоксид вуглецю у присутності кисню. Реакція окиснювання починається приблизно при 150°С і досягає максимальної активності при температурах, вищи х за приблизно 460°С. Наступна "зона піролізу" є зоною, розташованою за зоною згоряння, де діапазон температур становить від приблизно 200°С до приблизно 600°С. Це зона, де утворюється більшість монооксиду вуглецю. Головною реакцією у цій зоні є піроліз (тобто термічне розкладання) тютюну, коли під впливом тепла, що вивільнюється у зоні згоряння, утворюються монооксид вуглецю, діоксид вуглецю, компоненти диму, а також активоване вугілля. У цій зоні присутня деяка кількість кисню, таким чином бажано застосувати гідропероксид, що розкладається з утворенням каталізатора на місці для окиснювання монооксиду вуглецю до діоксиду вуглецю. Така каталітична реакція починається при 150°С і досягає максимальної активності при приблизно 300°С. За варіантом, якому віддається перевага, такий каталізатор може також зберігати здатність виконувати функцію окиснювача після використання як каталізатора таким чином, він може функціонувати як окиснювач також і у зоні згоряння. Нарешті, останньою є зона конденсації/фільтрації, де діапазон температур становить від кімнатної до приблизно 150°С. Головним процесом тут є конденсація/фільтрація компонентів диму. Деяка кількість монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю ди фундує із сигарети, а деяка кількість кисню дифундує у сигарету. Проте концентрація кисню, як правило, не досягає її значення в атмосфері. У [заявці США №09/942,881, поданій 31 серпня 2001р. під назвою "Нанодисперсні окиснювачі/каталізатори для зменшення вмісту монооксиду вуглецю у головному струмені диму сигарети (Oxidant/Catalyst Nanoparticles to Reduce Carbon Monoxide in the Mainstream Smoke of a Cigarette)"], описані різноманітні нанодисперсні окиснювачі/каталізатори для зменшення кількості монооксиду вуглецю у головному струмені диму. Розкриття суті цієї заявки включено до цього опису шля хом посилання у всій повноті. При застосуванні таких каталізаторів для зниження кількості монооксиду вуглецю у головному струмені диму під час куріння, також бажано звести до мінімуму або ж запобігати забрудненню та/або деактивації каталізаторів, що застосовуються у тютюновому штрангу си гарети, зокрема, після довгого часу зберігання. Одним із можливих шляхів для досягнення цього результату є застосування гідропероксиду для утворення каталізатора або окиснювача на місці під час куріння сигарети. Наприклад, FeOOH розкладається на Fe2O3 та воду при температурах, що звичайно досягаються під час куріння сигарети, наприклад, вище ніж приблизно 200°С. Термін "гідропероксид" означає сполуку, що містить гідропероксогрупи, тобто "-О-О-Н". Приклади гідропероксидів включають, та не обмежуються такими сполуками: FeOOH, AlOOH та ТіООН. Може бути застосований будь-який придатний гідропероксид, здатний до розкладання при температурних умовах, що утворюються під час куріння сигарети, з утворенням сполук, які функціонують як окиснювач та/або каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, такий гідропероксид утворює продукт реакції, який здатний функціонувати як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю, а також як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Також можливо застосовувати комбінації гідропероксидів із метою отримання такого ефекту. За варіантом, якому віддається перевага, вибір придатного гідропероксиду здійснюється з урахуванням таких факторів, як стабільність та підтримання активності за умов тривалого зберігання, низька ціна та широкі можливості для придбання. За варіантом, якому віддається перевага, такий гідропероксид являє собою нешкідливий матеріал. Крім того, за варіантом, якому віддається перевага, такий гідропероксид не реагує або не утворює небажаних вторинних продуктів під час куріння. Гідропероксиди, яким віддається перевага, є стабільними під час присутності у композиціях різаного тютюн у або у сигаретах при типових кімнатних температурах та тиску, а також за умов тривалого зберігання. Гідропероксиди, яким віддається перевага, включають неорганічні гідропероксиди, що розкладаються під час куріння сигарети з утворенням оксидів металів. Наприклад, у такій реакції Μ являє собою метал: 2М-О-О-Н®М2 О3+Н2 О Один або декілька гідропероксидів можуть також факультативно застосовуватися як суміші або у комбінаціях, де такі гідропероксиди можуть бути різними хімічними структурними одиницями, або ж різними формами гідропероксидів того самого металу. Гідропероксиди, яким віддається перевага, включають, та не обмежуються такими сполуками: FeOOH, AlOOH, ТіООН та суміші цих сполук, серед яких FeOOH віддається особлива перевага. Інші гідропероксиди, яким віддається перевага, включають такі, що здатні до розкладання з утворенням щонайменше одного продукту, вибраного з групи, що складається з Fe2O3, АІ 2О 3, ТiO2 та сумішей цих сполук. Гідропероксиди, яким віддається особлива перевага, включають FeOOH, зокрема, у вигляді a-FeOOH (гетит); однак також можуть застосовуватися й інші форми FeOOH, такі як gFeOOH (лепідокрокит), b-FeOOH (акаганеїт) та d'-FeOOH (фероксихіт). Іншими гідропероксидами, яким віддається перевага, є g-ΑIΟΟΗ (беміт) та a-АIOОН (діаспор). Відповідний гідропероксид може бути виготовлений із застосуванням будь-якої придатної технології або придбаний від одного з торгівельних постачальників, таких як Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, США. Перевага віддається FeOOH, оскільки він утворює Fe2O 3 під час термічного розкладання. Fe2O3 являє собою каталізатор/окиснювач, якому віддається перевага, оскільки він не утворює жодних із відомих небажаних побічних продуктів, а також легко відновлюється у FeO або Fe після реакції. Крім того, якщо Fe2O3 застосовується як окиснювач/каталізатор, він не перетворюється на речовини, небезпечні для навколишнього середовища. До того ж можна уникнути використання дорогоцінних металів, оскільки як Fe2O3 , так і нанодисперсний Fe2O3 є економічними та легкодоступними. Більше того, Fe2O3 здатний функціонувати як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю, а також як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Під час вибору гідропероксиду можуть братися до уваги різноманітні термодинамічні чинники, щоб забезпечити ефективне окиснення та/або каталіз, що зрозуміло спеціалісту у цш галузі. Для інформації на Фіг.1 показаний термодинамічний аналіз залежності вільної енергії Гіббса та ентальпії від температури для окиснення монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю. На Фіг.2 показана температурна залежність процента конверсії діоксиду вуглецю із застосуванням вуглецю в монооксид вуглецю. Для проведення аналізу обмежень відповідних реакцій та їх залежності від температури придатні такі термодинамічні рівняння: При р=1атм, Ср=а+b·у+с·у2+d·у2 у Дж/(моль·К) + Н = 103 éН+ + a × y + (b / 2)× y 2 - c × y -1 + (d / 3) × y3 ù ê ú у Дж/моль ë û S = S + + a × ln(T / K ) + b × y - (c / 2)× y -2 + (d / 2)× y 2 у Дж/(моль·К) + G = 103 éH+ - S × y - a × y × ln(T - 1) - (b / 2)× y 2 - (c / 2) × y -1 - (d / 6) × y3 ù ê ú у Дж/моль ë û 3 де у=10 +Т Константу рівноваги Ke можна обчислити з DG: Ke=e xp[-DG/(R·Τ)]. Для деяких реакцій, або ж процентів конверсії, a можна обчислити з Ke. + Таблиця 1 Термодинамічні параметри та константи С (графіт) СО (газ) СО2 (газ) О2 (газ) FeO (твердий) Fe3O4 (твердий) Fe2O3 (твердий) FeOOH (твердий) Н2О (пара) Н2 (газ) А 0,109 30,962 51,128 29,154 48,794 91,558 98,278 49,371 34,376 26,882 В 38,940 2,439 4,368 6,477 8,372 201,970 77,818 83,680 7,841 3,568 С -0,146 -0,280 -1,469 -0,184 -0,289 -1,485 -0,423 0,105 D -17,385 -1,017 Η -2,101 -120,809 -413,886 -9,589 -281,844 -1151,755 -861,153 -576,585 -253,871 -7,823 S -6,546 18,937 -87,937 36,116 -222,719 -435,650 -504,059 -245,871 -11,75 -22,966 На Фіг.3 показане порівняння змін вільної енергії Гіббса для різних реакцій, де беруть участь вуглець, монооксид вуглецю, діоксид вуглецю та кисень. На графіку показано, що як реакція окиснення вуглецю у монооксид вуглецю, так і окиснення монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю мають перевагу з термодинамічної точки зору. Окиснення вуглецю у діоксид вуглецю має більшу перевагу за DG реакції. Окиснення монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю також має значну перевагу. Таким чином, у зоні згоряння діоксид вуглецю має бути домінуючим продуктом, незважаючи на існуючу нестачу кисню. Як показано на Фіг.3, за умов нестачі кисню діоксид вуглецю може відновлюватися до монооксиду вуглецю під впливом вуглецю. Існ ує також можливість відновлення діоксиду вуглецю до монооксиду вуглецю воднем , оскільки водень також утворюється у процесі згоряння. На Фіг 4 показаний процент діоксиду вуглецю, перетвореного у монооксид вуглецю вуглецем та воднем відповідно, за умов нестачі кисню та при різних температурах. Відновлення діоксиду вуглецю вуглецем починається при приблизно 700К, що дуже близько до рівня експериментальних спостережень, що становить приблизно 400°С. У зоні згоряння, де температура становить приблизно 800°С, як показано на Фіг.4, приблизно 80% діоксиду вуглецю відновлюється до монооксиду вуглецю. Незважаючи на те, що діоксид вуглецю може відновлюватися газоподібним воднем, така реакція не є бажаною, оскільки газоподібний водень швидко дифундує назовні сигарети. Фіг.5-8 показують ефективність застосування сполук заліза як окиснювачів та/або каталізаторів у сигаретах із метою окиснювання монооксиду вуглецю до діоксиду вуглецю. Як показано на Фіг.5, окиснювання монооксиду вуглецю до діоксиду вуглецю з енергетичної точки зору має переваги на користь Fе2О3 навіть за кімнатної температури. При вищих температурах окиснення вуглецю під впливом Fе2О3 також має переваги з енергетичної точки зору. Подібні тенденції спостерігаються також для реакцій з вуглецем та монооксидом вуглецю за участю Fе3О 4, однак звичайно реакції за участю Fе3 О4 мають з енергетичної точки зору менші переваги, ніж за участю Fе2О 3. Конкуренція вуглецю з монооксидом вуглецю не повинна бути значною, оскільки така реакція з вуглецем є реакцією твердої речовини з твердою речовиною, і звичайно не може відбуватися, якщо температура не є дуже високою. На Фіг.6 показана температурна залежність конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. У присутності Fе2О 3 процент конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю може досягати майже 100% у широкому діапазоні температур, починаючи з температури навколишнього середовища. Fе3О4 є менш активною речовиною. Бажано застосовувати свіжоприготований Fе2О3 для підтримання високої активності. Одним із можливих шляхів для цього є утворення Fе2О3 на місці з гідропероксиду заліза, такого як FeOOH. В той час як FeOOH є стабільним при температурі навколишнього середовища, він термічно розкладається на Fе2О3 та воду при температурах приблизно 200°С. Термодинамічні розрахунки підтверджують, що таке розкладання є процесом, який має переваги з енергетичної точки зору, як показано на Фіг.7. Іншою перевагою застосування FeOOH замість Fe2O3 як окиснювача є те, що розкладання FeOOH являє собою ендотермічний процес у широкому діапазоні температур, як показано на Фіг.8. Таким чином, тепло, що поглинається під час такого розкладання, є більшим, ніж тепло, що утворюється під час відновлення Fе2О3 монооксидом вуглецю. Остаточним результатом є невелике зниження температури у зоні згоряння, яке також сприяє зниженню концентрації монооксиду вуглецю у головному струмені диму. Під час згоряння NO також утворюється у головному струмені диму у концентрації приблизно 0,45мг на сигарету. Однак NO може відновлюватися монооксидом вуглецю за нижченаведеними реакціями: 2NO+СО®N2O+СО2 N2O+CO®N2+CO2 Оксид заліза, або у відновленій формі Fе3О4, або у окисненій формі Fe2O3, діє як добрий каталізатор для цих дво х реакцій при температурах у діапазоні приблизно 300°С. Таким чином, додавання оксиду заліза або його утворення на місці в сигареті під час куріння може потенціально звести до мінімуму також концентрацію NO у головному струмені диму. За варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, гідропероксид та/або продукт, що утворюється під час розкладання такого гідропероксиду під час згоряння або ж куріння, має форму наночастинок. Термін "нанодисперсний" та "наночастинки" означає, що згадані частинки мають середній розмір частинки менше за 1мкм. Середній розмір частинок за варіантом, якому віддається перевага, є меншим ніж приблизно 500нм, за варіантом, якому віддається більша перевага, він є меншим ніж приблизно 100нм, за варіантом, якому віддається ще більша перевага, він є меншим ніж приблизно 50нм, а за варіантом, якому віддається найбільша перевага, він є меншим ніж приблизно 5нм. За варіантом, якому віддається перевага, гідропероксид та/або продукт, що утворюється в результаті розкладання такого гідропероксиду під час згоряння, або ж куріння, має площу поверхні від приблизно 20м 2/г до приблизно 400м 2/г, або за варіантом, якому віддається більша перевага, від приблизно 200м 2/г до приблизно 300м 2/г. На Фіг.9 показане порівняння між каталітичною активністю нанодисперсного Fe2O3 (NANOC ATÒ Superfine Iron Oxide (SFIO - С упертонкий оксид заліза), що випускається фірмою MACH I, Inc., King of Prussia, PA, США), який має середній розмір частинок приблизно 5нм, та порошком Fe2O3 (що випускається фірмою Aldrich Chemical Company), який має середній розмір частинок приблизно 5мкм. Такий нанодисперсний Fе2О3 демонструє значно вищий процент конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю, ніж Fе2О3, який має середній розмір частинок приблизно 5мкм. Такі результати можуть також бути досягнуті із застосування частинок FeOOH, які розкладаються під час куріння з утворенням наночастинок Fе2О3 на місці. Як схематично показано на Фіг.10, нанодисперсний Fе2О3 діє як каталізатор у зоні піролізу, та діє як окиснювач у зоні згоряння. На Фіг.1А показані різні температурні зони у жевріючій сигареті, а Фіг.11В, Фіг.11С та Фіг.11D показують відповідний вміст кисню, діоксиду вуглецю та монооксиду вуглецю у кожній із зон такої сигарети під час куріння. Подвійна дія як окиснювача/каталізатора і діапазон температур реакції робить Fе2О3 окиснювачем/катализатором, якому віддається перевага, для утворення на місці. Також під час куріння сигарети Fе2О3 може бути застосований як каталізатор (у зоні піролізу), а потім як окиснювач (у зоні згоряння). Були проведені різноманітні експерименти для дальшого аналізу термодинаміки та кінетики різних каталізаторів із застосуванням кварцового проточного трубчастого реактора. Кінетичні рівняння, що описують ці реакції, є такими: In(1-x)=-A0e-(Ea/RT)·(s·1/F), де змінні визначаються таким чином: х - процент монооксиду вуглецю, перетвореного у діоксид вуглецю; А0 - передекспоненціальний множник, 5´10-6с-1; R - газова стала, 1,987´10-3ккалДмоль·К); Еа - енергія активації, 14,5ккал/моль; s - поперечний переріз проточної трубки, 0,622см 2 І - довжина каталізатора, 1,5см; F - швидкість потоку, см 3/с. Схема кварцового проточного трубчастого реактора, придатного для проведення таких дослідів, показана на Фіг.12. Гелій, суміші кисню/гелію та/або монооксиду вуглецю/гелію можуть подаватися з одного з кінців реактора. Кварцова вата з розпорошеним каталізатором або попередником каталізатора, таким як Fе2О3 або FeOOH, розміщується усередині реактора. Продукти реакцій виходять із цього реактора з іншого кінця, обладнаного витяжною лінією та капілярною лінією, з'єднаною з квадрупольним мас-спектрометром (QMS). Відносні кількості продуктів, таким чином, можуть визначатися для різноманітних умов реакції. Фіг.13 являє собою графік залежності інтенсивності QMS від температури для досліду, у якому нанодисперсний Fе2О3 застосовується як каталізатор для реакції монооксиду вуглецю з киснем для утворення діоксиду вуглецю. У цьому досліді приблизно 82мг нанодисперсного Fе2О3 завантажується у кварцовий проточний трубчастий реактор. Монооксид вуглецю подається в 4% концентрації у гелії при швидкості потоку приблизно 270мл/хв, а кисень подається в 21% концентрації у гелії при швидкості потоку приблизно 270мл/хв. Швидкість нагрівання - приблизно 12,1К/хв. Як показано на цьому графіку, нанодисперсний Fе2О3 є ефективним при конверсії монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю при температурах, вищи х приблизно 225°С. Фіг.14 являє собою графік залежності інтенсивності QMS від часу для досліду, у якому нанодисперсний Fe2O3 випробувався як окиснювач для реакції Fе2О3 з монооксидом вуглецю для утворення діоксиду вуглецю та FeO. У цьому досліді приблизно 82мг нанодисперсного Fe2O3 завантажується у кварцовий проточний трубчастий реактор. Монооксид вуглецю подається у 4% концентрації у гелії при швидкості потоку приблизно 270мл/хв та швидкості нагрівання приблизно 137К/хв до максимальної температури 460°С. Як свідчать дані, показані на Фіг.13 та Фіг.14, нанодисперсний Fе2О3 є ефективним при конверсії монооксиду вуглецю у діоксид вуглецю за умов, подібних до умов куріння сигарети. Фіг.15А та Фіг.15В являють собою графіки, що показують параметри реакції монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю у присутності Fе2О3 як каталізатора. Фіг.16 зображує результати вимірювань енергії активації та передекспоненціальний множник для реакції монооксиду вуглецю з киснем для утворення діоксиду вуглецю із застосуванням нанодисперсного Fе2О3 як каталізатора для реакції. Підсумки для енергій активації наведені у Таблиці 2. Таблиця 2 Підсумки для енергій активації та перед експоненціальні множники 1 2 3 4 5 Середнє значення Параметри 1 2 3 Швидкість потоку (мл/хв) 300 900 1000 500 250 Газ. фаза 2% Аu/ТiO2 2,2% Pd/АI 2О3 СО% 1,32 1,32 3,43 3,43 3,42 О2% 1,34 1,34 20,6 20,6 20,6 Ао (с-1) 1,8´107 8,2´106 2,3´106 6,6´106 2,2´107 5´106 Еа (ккал/моль) 14,9 14,7 13,5 14,3 15,3 14,5 39,7 7,6 9,6 Фіг.17 зображує температурну залежність для процента конверсії монооксиду вуглецю із застосуванням 50мг нанодисперсного Fe2O3 як каталізатора у кварцовому трубчастому реакторі для швидкостей потоку 300мл/хв та 900мл/хв відповідно. Фіг.18 зображує результати дослідження забруднення та деактивації під впливом води із застосуванням 50мг нанодисперсного Fe2O3 як каталізатора у кварцовому трубчастому реакторі. Як видно з графіка, у порівнянні з кривою 1 (без води) наявність до 3% води (крива 2) має незначний вплив на здатність нанодисперсного Fе2О3 перетворювати монооксид вуглецю у діоксид вуглецю. На Фіг.19 показаний кварцовий проточний трубчастий реактор для імітації сигарети під час оцінювання різних нанодисперсних каталізаторів. У Таблиці 3 показано порівняння між співвідношенням вмісту монооксиду вуглецю до вмісту діоксиду вуглецю, а також процент витрати кисню при застосуванні нанодисперсних АI 2О3 та Fe2O 3. Таблиця 3 Порівняння між нанодисперсними АI2О 3 та Fе2 О3 Наночастинка Відсутні АI 2О 3 Fe2O3 СО/СО2 0,51 0,40 0,23 Витрачання О2 (%) 48 60 100 За відсутності наночастинок співвідношення вмісту монооксиду вуглецю до вмісту діоксиду вуглецю становить приблизно 0,51, а витрата кисню становить приблизно 48%. Дані у Таблиці 3 ілюструють поліпшення, що досягається шляхом застосування наночастинок. Співвідношення вмісту монооксиду вуглецю до вмісту діоксиду вуглецю падає до 0,40 та 0,23 для нанодисперсних АI2 О3 та Fе2О 3 відповідно. Витрата кисню зростає до 60% та 100% для нанодисперсних АI2О 3 та Fе2О 3 відповідно. Фіг.20 являє собою графік залежності інтенсивності QMS від температури під час дослідження, що показує кількість утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю без присутності каталізатора. Фіг.21 являє собою графік залежності інтенсивності QMS від температури під час дослідження, що показує кількість утворення монооксиду вуглецю та діоксиду вуглецю у присутності нанодисперсного Fe2O3 як каталізатора реакції. Як можна побачити при порівнянні Фіг.20 та Фіг.21, присутність нанодисперсного Fe2O3 підвищує співвідношення вмісту діоксиду вуглецю до вмісту монооксиду вуглецю та знижує кількість наявного монооксиду вуглецю. Гідропероксидні сполуки, як вже зазначалося вище, можуть вноситися вздовж тютюнового прутка шляхом розподілення таких гідропероксидів по тютюну або ж шляхом внесення їх у різаний тютюн за допомогою будь-якого придатного способу. Такі гідропероксиди можуть надаватися, наприклад, у вигляді порошку або у розчині у ви гляді дисперсії. У способі за варіантом, якому віддається перевага, ці гідропероксиди у вигляді сухого порошку розпилюються по різаному тютюн у. Такі гідропероксиди можуть бути присутні у вигляді розчину або дисперсії та розбризкуватися по різаному тютюн у. За альтернативним варіантом тютюн може покриватися розчином, що містить такі гідропероксиди. Ці гідропероксиди можуть також додаватися до запасу різаного тютюну, що подається у машину для виго товлення сигарет, або додаватися до тютюну перед загортанням тютюнового прутка у сигаретний папір, що утворює обгортку сигарети. За варіантом, якому віддається перевага, гідропероксиди розподіляються по частині сигарети, що утворює тютюновий пруток, та факультативно по фільтру сигарети. Шляхом розподілення гідропероксидів по усьому тютюновому прутку можливо знижувати вміст монооксиду вуглецю по усій сигареті, особливо у зоні згоряння і у зоні піролізу. Кількість гідропероксиду, що має використовуватися, може бути визначена стандартними експериментами. За варіантом, якому віддається перевага, продукт, що утворюється в результаті розкладання гідропероксиду під час згоряння композиції різаного тютюну, є присутнім у кількості, ефективній для конверсії щонайменше 50% монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. За варіантом, якому віддається перевага, кількість такого гідропероксиду становить від приблизно кількох міліграмів, наприклад, 5мг на сигарету, до приблизно 200мг на сигарету. За варіантом, якому віддається більша перевага, кількість такого гідропероксиду становить від приблизно 40мг на сигарету, до приблизно 100мг на сигарету. Один із варіантів здійснення винаходу має відношення до композиції різаного тютюну, що містить тютюн та щонайменше один гідропероксид з описаних вище, який здатен діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Для такого різаного тютюну може бути застосована будь-яка придатна тютюнова суміш. Приклади придатних типів тютюнових матеріалів включають тютюни трубовогневого сушіння, Берлей, Меріленд або суміші східного типу, рідкісні або спеціальні сорти тютюну, а також їхні суміші. Такий тютюновий матеріал може постачатися у вигляді листового тютюну, оброблених тютюнових матеріалів, таких як об'ємнорозширені або розпушені тютюни, оброблені жилки тютюнового листя, такі як різано-катані або різанорозпушені жилки тютюнового листя, відновлені тютюнові матеріали, а також їхні суміші. Винахід може мати також практичне застосування із замінниками тютюну. У виробництві сигарет тютюн звичайно застосовується у вигляді різаного тютюну, тобто у вигляді волокон або джгутів, порізаних до ширини у діапазоні від приблизно 1/10 дюйма (2,5мм) до приблизно 1/20 дюйма (1,2мм), або навіть 1/40 дюйма (0,6мм). Довжина таких джгутів лежить у діапазоні від приблизно 0,25 дюйма (6мм) до приблизно 3,0 дюйма (75мм). Такі сигарети можуть також містити один або кільки ароматизаторів або інших домішок (наприклад, домішки, що регулюють горіння, модифікатори згоряння, барвники, в'яжучі тощо), які відомі у галузі. Інший варіант здійснення винаходу стосується сигарети, що включає в себе тютюновий пруток, причому цей тютюновий пруток включає в себе різаний тютюн, який містить щонайменше один гідропероксид з описаних вище, який здатний до розкладання під час куріння з утворенням продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Інший варіант здійснення винаходу має відношення до способу виготовлення сигарет, що включає (і) додавання гідропероксиду до різаного тютюну, у якому цей гідропероксид здатний до розкладання під час куріння з утворенням продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю; (іі) подавання різаного тютюну, що містить цей гідропероксид, у машину для виготовлення сигарет для формування тютюнового прутка; а також (ііі) обгортання тютюнового прутка паперовою обгорткою для формування сигарети. Способи виготовлення сигарет є відомими у галузі. Для внесення гідропероксиду може бути застосований будь-який відомий або ж вдосконалений спосіб виготовлення сигарет. Одержувані сигарети можуть бути виготовлені за будь-якими потрібними технічними умовами з використанням стандартних або модифікованих способів та обладнання для виготовлення сигарет. Звичайно композиція різаного тютюну за винаходом факультативно може комбінуватися з іншими домішками до складу сигарет та застосовується у машинах для виготовлення сигарет із метою виготовлення тютюнового прутка, який потім обгортається сигаретним папером та до нього факультативно можуть приєднуватися фільтри. Сигарети за винаходом можуть мати довжину у діапазоні від приблизно 50мм до приблизно 120мм. Звичайно стандартні сигарети мають довжину приблизно 70мм, типу "Кінг Сайз" мають довжину приблизно 85мм, а типу "Супер Кінг Сайз" мають довжину приблизно 100мм, а довгі типу "Лонг" звичайно мають довжину приблизно 120мм. Довжина обводу становить від приблизно 15мм до приблизно 30мм, а за варіантом, якому віддається перевага, приблизно 25мм. Густина набивки лежить звичайно у межах від приблизно 100мг/см 3 до приблизно 300мг/см 3, а за варіантом, якому віддається перевага, від 150мг/см 3 до приблизно 275мг/см 3. Дальший варіант здійснення винаходу стосується способів куріння сигарет, описаних вище, який включає запалювання сигарети для утворення диму та вдихання цього диму, коли під час куріння такої сигарети гідропероксид розкладається з утворенням продукту, здатного діяти як окиснювач для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю та/або як каталізатор для конверсії монооксиду вуглецю в діоксид вуглецю. Термін "куріння" сигарети означає нагрівання або згоряння цієї сигарети для утворення диму, який може вдихатися. Звичайно куріння сигарети включає запалювання одного з кінців сигарети та просмоктування сигаретного диму через кінець сигарети, що вставляється в рот. У цей час тютюн, що міститься у сигареті, бере участь у реакції згоряння. Однак сигарету можна курити також за допомогою інших засобів. Наприклад, сигарету можна курити за допомогою її нагрівання та/або нагрівання із застосуванням електричного нагрівального засобу, як описано, наприклад, у загальнодоступних [патентах США №6,053,176; 5,934,289; 5,934,289; 5,591,368 або 5,322,075]. Незважаючи на те, що винахід був описаний стосовно варіантів його здійснення, яким віддається перевага, треба розуміти, що можуть бути виконані варіанти та видозміни. Це має бути очевидно для спеціалістів у цій галузі. Такі варіанти та видозміни повинні розглядатися у межах охорони та обсягу даного винаходу згідно з формулою винаходу, наведеною нижче. Усі вищезгадані джерела включено до цього опису шляхом посилання у повному обсязі, тою самою мірою, якою було б включено кожне індивідуальне джерело, включення котрого до цього опису в повному обсязі було б вказано окремо.