Курильний виріб

Реферат: Винахід належить до курильних виробів (10), що включає відрізок штранга курильного матеріалу (11) і прикріплений до одного з його кінців фільтр (12), що має щонайменше дві секції і обгорнутий в пористу обгортку фільтра, при цьому місце з'єднання відрізка штранга курильного матеріалу і фільтра перекриває перша обідкова обгортка (14), а щонайменше одна додаткова обідкова обгортка (15) розташовується навколо фільтра, рознесена з першою обідковою обгорткою і розділена з нею так, що частина пористої обгортки фільтра оголена між першою і щонайменше однією додатковою обідковою обгорткою, причому пористість обідкових обгорток зазвичай менше, ніж у обгортки фільтра. Однак, якщо пористість обідкових обгорток вище, ніж обгорток фільтра, поділ обідкових обгорток все одно зберігає свою функцію. UA 112799 C2 (12) UA 112799 C2 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки Даний винахід належить до курильних виробів і, зокрема, до курильних виробів, в яких знижений вимірюваний курильною машиною вміст конкретних складових або груп складових основного потоку диму. Рівень техніки Зазвичай курильні вироби, наприклад сигарети, включають відрізок тютюнового штрангу у вигляді циліндра з тютюну чи курильного матеріалу на основі тютюну, обгорненого в паперову обгортку, який може бути забезпечений вузлом фільтра. Початково вузол фільтра являє собою циліндричний елемент, сформований з фільтруючого матеріалу, наприклад джгута волокон ацетату целюлози, що включає при необхідності елементи для модифікації потоку диму і фільтруючої функції, наприклад канавки і зазори, і добавки, наприклад частинок вуглецю. Джгут може бути обгорнутий шаром паперу для обгортки фільтра, що сприяє підтримці циліндричної форми і структури фільтруючого матеріалу. Вузол фільтра приєднаний до відрізка тютюнового штрангу (сигаретної палички) за допомогою ободкового паперу, що є зовнішнім шаром паперу, загорнутим навколо вузла фільтру і таким, що перекриває місце з'єднання між вузлом фільтру і сигаретною паличкою. Ободковий папір закріплюється клеєм. Тютюновий дим являє собою складну мінливу суміш більше 5000 ідентифікованих складових, з яких приблизно 150 офіційно визнані небажаними. Ці складові знаходяться в основному потоці диму (MS - від англ. Mainstream smoke), вдихуваному курцем, а також виділяються між затяжками в якості складових побічного диму (SS - від англ. sidestream smoke). У 2001 р. Інститут Медицини (ІОМ - від англ. Institute of Medicine) повідомив, що оскільки обумовлені курінням захворювання залежать від впливаючої дози, а епідеміологічні дослідження продемонстрували зниження ризику виникнення пов'язаних з курінням хвороб при припиненні куріння, може виявитися можливим зменшити пов'язані з курінням ризики, створивши продукти з потенційно обмеженим впливом (PREP - від англ. potential reducedexposure product). До таких продуктів віднесені: (1) продукти, в яких значно знижений вплив одного або більше токсичних компонентів тютюну; і (2) якщо заявлено зниження ризику впливу, продукти, щодо яких є підстави очікувати зниження ризику виникнення одного або більше характерних захворювань чи інших негативних впливів на здоров'я (Stratton та ін., 2001 р). Сьогодні не існує жодного тютюнового продукту, що використовує горіння, який би відповідав вимогам, які сформульовані ІОМ. Таким чином, існує завдання створення курильного виробу, у викидах якого значно знижені всі складові основного потоку диму (MS), що вважаються небажаними. Однак окремі заходи по скороченню певних складових зазвичай не супроводжуються скороченням інших складових і, в деяких випадках, навіть призводять до зростання їх змісту. Крім того, також важливо створення прийнятного для споживача продукту. Органолептичний вплив звичайного курильного виробу в значній мірі обумовлений MS складовими, а також і іншими факторами, наприклад, перепадом тиску і кількістю затяжок. Також було встановлено, що деякі вжиті заходи щодо скорочення певних MS складових здатні знизити задоволення, одержуване курцем від процесу. Короткий виклад винаходу Відповідно до варіантів виконання винаходу, запропоновано курильний виріб, що включає відрізок штрангу курильного матеріалу і прикріплений до одного з його кінців фільтр, який має щонайменше три секції і обгорнутий в пористу обгортку фільтра, при цьому місце з'єднання відрізка штрангу курильного матеріалу і фільтра перекриває перша ободкова обгортка, а щонайменше одна додаткова ободкова обгортка розташовується навколо фільтра, рознесена з першою ободковою обгорткою і розділена з нею так, що між першою і щонайменше однією додатковою ободковою обгорткою оголена (не прикрита) частина пористої обгортки фільтра, причому пористість ободкових обгорток менше, ніж у обгортки фільтра. У деяких варіантах виконання, щонайменше одна секція фільтра містить волокнистий фільтруючий матеріал. Щонайменше одна секція фільтра може містити пористий поглинаючий (адсорбуючий) матеріал. Щонайменше одна секція фільтра може містити іонообмінну смолу. У деяких варіантах виконання, пористим поглинаючим матеріалом, який може бути включений в щонайменше одну секцію фільтра, може бути пористий вуглець із спеціально створеною пористою структурою. Секція фільтра може включати приблизно від 20 до 80 мг пористого поглинаючого матеріалу. У деяких варіантах виконання, іонообмінна смола, яка може бути включена в щонайменше одну секцію фільтра, має поверхнево-активований амін. Секція фільтра може включати приблизно від 5 до 40 мг іонообмінної смоли. 1 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У деяких варіантах виконання, фільтр має мундштучну секцію, що містить волокнистий фільтруючий матеріал, секцію, що містить іонообмінну смолу, і секцію, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу, і що містить пористий поглинаючий матеріал. У деяких варіантах виконання, довжина фільтра більше, ніж у фільтра звичайної сигарети, і становить приблизно від 30 до 40 мм, краще, приблизно 37 мм. У деяких варіантах виконання, загальна довжина курильного виробу, включаючи фільтр і відрізок штрангу курильного матеріалу, становить приблизно 83 мм. У деяких варіантах виконання, курильний виріб має меншу окружність, ніж звичайна сигарета, становить приблизно 21 мм. У деяких варіантах виконання, ширина проміжку між першою і щонайменше однією додатковою ободковими обгортками становить приблизно 10 мм. У деяких варіантах виконання, курильний виріб додатково має вентиляційні отвори, сформовані в ободковій обгортці і (або) в масиві фільтра. У деяких варіантах виконання, відрізок штрангу курильного матеріалу містить по одному або в комбінації: (а) тютюн, підданий обробці для зниження вмісту азотних сполук; (б) тютюн, підданий обробці для видалення поліфенолів і (або) пептидів; (в) замінник тютюнового листа, що містить негорючий неорганічний наповнювач, сполучну речовину і засоби генерування аерозолю. Крім цього, курильний матеріал може також містити листовий тютюн без стебла (lamina tobacco) і (або) розширений тютюн, розпушений з використанням сухого льоду тютюн (DIET - від англ. dry ice expanded tobacco). Крім того, в деяких варіантах виконання, курильний матеріал додатково містить гліцерин. Курильний матеріал може також або в альтернативному варіанті містити щонайменше один ароматизатор. У деяких варіантах виконання, курильний матеріал курильного виробу містить тютюн комплексної обробки, замінник тютюнового аркуша, розширений тютюн (DIET), листовий тютюн, гліцерин і доданий в кінці ароматизатор. Короткий опис креслень Далі, в якості приватних прикладів, наводиться опис варіантів виконання винаходу з посиланням на докладені креслення, на яких: на фіг. 1 схематично представлений вид курильного виробу, відповідно до варіанта виконання винаходу; на фіг. 2 представлений вид з просторовим розділенням деталей фільтра, показаного на фіг. 1, що ілюструє його внутрішній устрій; на фіг. 3 схематично представлений вид поздовжнього перерізу курильного виробу, згідно з іншим варіантом виконання винаходу; на фіг. 4 коротенько описаний процес приготування з полімеру високоактивного вуглецю; і на фіг. 5 представлені результати вимірювання вентилюючого потоку для різних систем вентиляції. Детальний опис винаходу Даний винахід належить до курильних виробів, конструкція фільтра яких має поліпшену систему вентиляції, що забезпечує зниження вмісту токсичних складових при збереженні прийнятних споживчих характеристик. Відповідно до деяких варіантів виконання, подальше зниження вмісту токсичних складових може бути досягнуто одночасним використанням з цим фільтром спеціально підібраних тютюнових сумішей і (або) спеціально підібраних адсорбуючих фільтруючих добавок. Крім того, при бажанні може бути використаний новий формат всього курильного виробу, що дозволяє оптимізувати вплив конструкції фільтра та інших заходів щодо зниження вмісту токсичних складових для підвищення споживчих характеристик курильного виробу. У стандартній або звичайній сигареті фільтр і сигаретна паличка з'єднані ободковою обгорткою, що закриває фільтр по всій його довжині і примикає кінець сигаретної палички. Якщо використовується вентиляція, то вона зазвичай являє собою отвори або канали, сформовані в ободковому папері, що забезпечують всмоктування оточуючого повітря у фільтр і розбавлення основного потоку диму (MS). У варіантах виконання цього винаходу, ободкова обгортка не покриває весь фільтр. Навпаки, ободкова обгортка розділена і (або) містить дві або більше смуг. Перша ободкова обгортка закриває місце з'єднання фільтру і відрізка штрангу курильного матеріалу, наприклад, для прикріплення фільтра до відрізка штрангу. Щонайменше одна додаткова ободкова обгортка оточує іншу частину фільтра, рознесену з першою ободковою обгорткою і відокремлену від неї 2 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 так, що між першою і щонайменше однією додатковою ободковою обгорткою формується проміжок. Цей проміжок оголює область фільтра, оточену більш пористим матеріалом в порівнянні з ободковими обгортками. В результаті утворюється секція фільтра, оточена тільки пористим папером (папером для обгортки фільтра), в якій покращена дифузія газів в область фільтру і з неї. Наприклад, такі гази як CO (окис вуглецю) і NO (окис азоту) можуть дифундувати з фільтра через цю область фільтра. Ця так званий "поділ ободкової обгортки" може також поліпшити управління рівнем вентиляції при більш високих витратах. На фіг. 1 і 2 показано курильний виріб 10, у відповідність з варіантом виконання винаходу, що містить відрізок 11 штрангу курильного матеріалу і фільтр 12. В одному варіанті виконання, відрізок 11 штрангу курильного матеріалу являє собою циліндр курильного тютюну або матеріалу на основі тютюну, укладений в паперову гільзу. Відрізок 11 штрангу курильного матеріалу прикріплений до фільтру 12. У представленому варіанті виконання, перша ободкова обгортка 14 перекриває місце з'єднання між відрізком 11 штрангу курильного матеріалу і фільтром. Ця ободкова обгортка 14 допомагає прикріплювати відрізок 11 штрангу до фільтру 12. Фільтр на його мундштучному кінці 13 оточений додатковою ободковою обгорткою 15. Ободкові обгортки 14, 15 рознесені один від одного і розділені проміжком 16. Цей проміжок 16 являє собою секцію фільтра, не оточену ободковою обгорткою. У представленому варіанті виконання, ця секція фільтра у проміжку 16 оточена оголеним пористим папером для обгортки фільтра. Більш докладно конструкція фільтра 12 показана на фіг. 2, що представляє вид з просторовим розділенням деталей. Фільтр містить три окремих секції 21а, 21b, 21с фільтра. У кращому варіанті, кожна окрема секція 21а, 21b, 21с фільтра відрізняється від іншої. З тим, щоб кожна окрема секція 21а, 21b, 21с фільтра зберігала необхідну структуру, вони можуть бути, зокрема, обгорнуті індивідуальною внутрішньою обгорткою 22а, 22b, 22с фільтра. Складені кінцями три окремо загорнуті секції 21а, 21b, 21с фільтра далі обертаються разом єдиним зовнішнім папером 23 для обгортки фільтра, що скріплює їх як єдиний вузол. Зовнішня обгортка 23 фільтра виконана з пористого матеріалу, і щонайменше деякі з індивідуальних внутрішніх обгорток 22а, 22b, 22с фільтра також можуть бути пористими. Фільтр 12 прикріплений до сигаретної палички 11 першою ободковою обгорткою 14, оберненою навколо сигаретної палички 11 і фільтра 12 так, що вона перекриває місце з'єднання між ними. Ободкова обгортка закріплюється клеєм. Друга, окрема ободкова обгортка 15 обгорнута навколо мундштучного кінця 13 фільтра 12, віддаленого від сигаретної палички 11, і рознесена з першою ободковою обгорткою 14, з проміжком 16 між ними. Зовнішня обгортка 23 фільтра оголена в проміжку 16, утворюючи область вентиляції в секції фільтра курильного виробу 10. Пористість цій секції фільтра буде визначатися пористістю зовнішньої обгортки 23 фільтру і будь-якої внутрішньої обгортки фільтра, оточуючої його в цій області. Ободкові обгортки кращі утворюють області зниженої пористості, в порівнянні з пористістю паперу, що оточує секцію фільтра, поєднану з проміжком 16 між ободковими обгортками 14, 15. У варіанті виконання винаходу, що показаний на фіг. 1 і 2, фільтр 12 представлений у вигляді трьох розділених секцій 21а, 21b, 21с. Слід, однак, розуміти, що область домагань винаходу охоплює варіанти, де число секцій фільтра більше трьох. Більш того, винахід не передбачає його обмеження конструкцією, в якій кожна окрема секція 21а, 21b, 21с фільтра спочатку обертається своєю власною обгорткою 22а, 22b, 22с фільтра, а, натомість, зовнішня обгортка 23 фільтра може скріплювати разом всі секції фільтра і підтримувати їх кращу форму, наприклад, циліндричну. У варіанті виконання, що показаний на фіг. 2, три секції 21а, 21b, 21с не однакового розміру. У показаному варіанті виконання, мундштучна секція 21с коротше середньої секції 21b, яка, в свою чергу, коротше секції 21а, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу. У приватному варіанті виконання, довжина мундштучної секції 21с становить 7 мм, довжина середньої секції 21b становить 10 мм, і довжина секції 21а, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу становить 20 мм. Розмір і розташування першої та другої ободкових обгорток 14, 15 вибрані так, щоб оголити частину секції 21а, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу. Друга ободкова обгортка 15 на мундштучному кінці фільтра ширше першої ободкової обгортки 14. У приватному варіанті виконання, що показаний на фіг. 2, перша ободкова обгортка закриває область шириною 11 мм, перекриваючи кінець відрізка штрангу курильного матеріалу і частина прилеглої секції 21а фільтра. Зокрема, перша ободкова обгортка 14 може перекривати 5 мм відрізка штрангу курильного матеріалу і 6 мм прилеглої секції 21а фільтра. Проміжок між першою ободковою обгорткою 14 і другою ободковою обгорткою 15 в показаному варіанті 3 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконання становить 10 мм. Крім того, у варіанті виконання, що показаний на фіг. 2, друга ободкова обгортка закриває область шириною 21 мм на мундштучному кінці фільтра 12, перекриваючи всю мундштучну секціію 21с фільтра, всю центральну секцію 21b фільтра і частину (4 мм) секції 21а фільтра, примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу. Таким чином, проміжок 16 між першою і другою ободковими обгортками 14, 15 суміщений з частиною секції 22а фільтра, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу 11. Область домагань винаходу допускає відхилення від описаного вище курильного виробу 10. Наприклад, може використовуватися більше двох окремих ободкових обгорток, що оточують фільтр і (або) відрізок штрангу курильного матеріалу, і вони можуть бути розташовані так, щоб сформувати два або більше проміжків. Розмір (ширина) обгорток і їх розташування можуть бути змінені для формування проміжків змінюваної ширини і різного стану. Крім того, число і розміри секцій фільтра також можуть змінюватися. На фіг. 3 представлений альтернативний варіант виконання курильного виробу, в якому фільтр 112 додатково включає вентиляційні отвори 131. Курильний виріб 110 містить ті ж компоненти, що і курильний виріб 10, показаний на фіг. 2, за винятком того, що він має вентиляційні отвори 131. Призначення вентиляційних отворів полягає в пропущенні повітря у фільтр, коли курець затягується курильним виробом. Повітря змішується з основним потоком диму і розбавляє його та інші компоненти, втягує через фільтр від палаючого курильного матеріалу. Для виконання вентиляційних отворів в даний час використовується ряд способів. У ободковій обгортці перед її намотуванням можуть бути виконані отвори механічним або електроіскровим перфоруючим пристроєм або лазерним променем. В альтернативному варіанті, лазерний промінь може бути використаний для виконання отворів після складання курильного виробу, з використанням системи, що працює в режимі он-лайн, або такої системи у складі складальної машини. В останньому випадку, отвори пропалюються у фільтрі сфокусованим лазерним променем, і тому проходять крізь папір або паперу, загорнуті навколо фільтра (ободкову обгортку і обгортку фільтра), і в матеріал всередині фільтра. Отвори можуть бути розташовані по довжині фільтра так, щоб модифікувати фільтрацію і розбавлення, зокрема, якщо розташування отворів спільноти пов'язане з окремими компонентами багатосекційного фільтра. Було встановлено, що в курильних виробах, що мають описаний вище поділ ободкових обгорток, такий поділ покращує управління рівнем вентиляції при підвищених витратах. На фіг. 5 представлені результати вимірювання витрати потоку для трьох різних систем вентиляції. Кривою А представлені дані для випробовуваної сигарети, у якої вся вентиляція фільтра забезпечується поділом ободкових обгорток проміжком 20 мм. Кривою В представлені дані для промислової контрольної сигарети з вентиляційними отворами в фільтрі, виконаними лазером у складі складальної машини (OML - від англ. on machine laser). Кривою С представлені дані для випробовуваної сигарети, в якій частина вентиляції забезпечується поділом ободкових обгорток проміжком (10 мм), а частина - OML областю на фільтрі. Згідно з нормами ICO прокурювання сигарет, тобто, при середньому значенні витрати 3 втягується через сигарету потоку, що дорівнює 17,5 см /с (або 1,050 л/хв), вентиляція фільтра вимірюється як процентне відношення кількості повітря, що протікає через вентиляційні отвори на фільтрі сигарети, до повного об'єму затягування, чи середнього потоку, що втягується через сигарету. Одержаний рівень вентиляції впливає на такий, що визначається за методикою ICO вміст виділених з продукту смол, нікотину і CO. Коли споживачі викурюють сигарети, вони можуть робити затягування більшого обсягу та (або) з більшою витратою, порівняно з нормами ICO. Тому вміст речовин, одержуваних споживачем зі звичайної сигарети, може перевищувати те, що отримує курильна машина за методикою ICO. Одна з причин такого збільшення кількості виділюваних складових полягає в тому, що ефективна "вентиляція через фільтр" знижується при витраті вище передбаченого ICO (показаний кривою В на фіг. 5). В системі вентиляції з поділом ободкових обгорток (без додаткових вентиляційних отворів), навпаки, коли витрата через сигарету стає більше витрати по нормі ICO, "ефективна вентиляція" не скорочується в такій мірі, яку можна було б очікувати в звичайних продуктах. Фактично, ставлення потоку до перепаду тиску на "розділеній області" є майже лінійним, тобто в міру збільшення потоку через сигаретну паличку, потік через "розділений наконечник" наростає майже в тій же мірі. Тому, при більш інтенсивному палінні зниження "ефективної вентиляції" виявляється незначним (див. криву А на фіг. 5). Для фахівців має бути очевидним, що поділ ободкової обгортки впливає на кількість одержуваних складових при викурюванні людиною чи машиною в тому випадку, коли зона вентиляції не заблокована. Це означає, що поділ ободкової обгортки не дасть ефекту при 4 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використанні режиму (машини) інтенсивного прокурювання Міністерства Охорони Здоров'я Канади (Health Canada Intense smoking - HCI). Оскільки складно точно передбачити рівень вентиляції, який може бути досягнутий за рахунок лише одного поділу ободкової обгортки, були виготовлені випробувальні зразки, і встановлений в машині лазер використовувався для тонкої настройки вентиляції фільтра в зразку і досягнення необхідного за ICO змісту складових (наприклад, використовувався при побудові кривої C на фіг. 5). Ця крива демонструє явний вплив поділу ободкової обгортки при використанні комбінованої вентиляційної системи. У варіанті виконання, представленому на фіг. 3, вентиляційні отвори 131, пропалені сфокусованим лазерним променем (лазер у складі сигаретної машини) розташовані кільцем по колу фільтра 112. Отвори проходять крізь ободкову обгортку 115, через лежачу під нею обгортку 123 фільтра і будь-яку внутрішню обгортку фільтра, у разі її використання (не показана), і на невелику відстань всередину масиву фільтра. Вентиляційні отвори можуть бути розташовані в ряд або займати область по колу фільтра, на відстані приблизно від 11 до 16 мм від мундштучного кінця фільтра. У представленому приватному варіанті виконання, вентиляційні отвори 131 знаходяться на відстані 13 мм від мундштучного кінця 113 фільтра 112. Це означає, що вентиляційні отвори 131 суміщені з центральною секцією 121b фільтра. Вентиляційні отвори, виконані лазером, зазвичай мають глибину приблизно від 1 до 2 мм, хоча вони можуть проходити далі в масив фільтра, маючи глибину більше 2 мм, наприклад, від 2 до 3,5 мм, та (або) глибину, що становить по меншій мірі 25% діаметра фільтра, або навіть від 25 до 50% діаметра фільтра. У деяких варіантах виконання, курильний виріб має щонайменше один вентиляційний отвір, що проходить у фільтр крізь ободковий папір і будь-яку обгортку фільтра. Отвір може проходити на таку глибину, що втягуване через вентиляційний отвір повітря входить в центральну область фільтра. В альтернативному варіанті, одне або більше використовуваних отворів можуть бути розташовані так, щоб управляти проходженням розбавляють повітря крізь фільтр. Наприклад, отвори можуть мати різну глибину, або можуть бути суміщені з заданими частинами фільтра. Звичайні сигарети, як правило, включають джгут з ацетату целюлози (АЦ) в якості фільтруючого матеріалу. Ацетат целюлози зазвичай обробляється пластифікаторами, які пов'язують сусідні волокна в точках їх зіткнення, надаючи волокнистому жгуту підвищену міцність і цілісність конструкції. До підходящих для цієї мети пластифікаторів належать триацетин (триацетат гліцерину), триетилцитрат (ТЕЦ) і ПЕГ 400 (поліетиленгліколь з малою молекулярною вагою). Також відомо, що пластифікований джгут ацетату целюлози покращує вибіркове видалення полулетючих сполук, наявних у димі (наприклад, фенол, о-крезол, ркрезол і m-крезол). У деяких варіантах виконання винаходу, мундштучна секція фільтра (на фіг. 1 має позначення 21с) включає джгут ацетату целюлози або в основному складається з нього, при цьому краще цим джгутом є пластифікований джгут ацетату целюлози. У той час як волокнистий матеріал фільтру може знизити вміст твердих частинок разом зі смолами і нікотином, вибіркового скорочення практично не відбувається. Більше того, оскільки волокна ацетату целюлози слабо впливають або зовсім не впливають на летючі складові, підвищення ефективності фільтрації збільшує їх відносну кількість у порівнянні зі смолами і нікотином. Проте присутність секції фільтра з ацетатом целюлози може підвищити привабливість для споживачів курильних виробів, запропонованих у даному винаході, особливо у випадку, коли секція фільтра з ацетатом целюлози розташована на мундштучному кінці фільтра. Для подальшого поліпшення характеристик поглинання фільтра курильних виробів, можуть бути додані пористі адсорбенти для видалення деяких летючих складових з основного потоку диму. У фільтрах сигарет широко використовується активний вуглець (АУ), що представляє собою невиборний адсорбент, який може значною мірою знизити вміст великого числа летючих складових шляхом фізичної адсорбції. Адсорбційні характеристики пористого вуглецю можуть бути посилені обробкою пористої поверхні вуглецю для одержання так званого високоактивного вуглецю (НАС - від англ. High Activity Carbon). Таким чином, в деяких варіантах виконання винаходу, щонайменше одна секція фільтра містить високоактивний вуглець. Високоактивний вуглець може бути введений в секцію фільтра курильного виробу в порожнину, або розподілений (хаотичними плямами) по вставці фільтруючого матеріалу (наприклад, ацетату целюлози). У деяких варіантах виконання, високоактивний вуглець може бути нанесений на внутрішню поверхню (внутрішньої) обгортки фільтра секції фільтра, розташовуючись при цьому між обгорткою фільтра і вставкою фільтруючого матеріалу. 5 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У деяких варіантах виконання, секція фільтра, що примикає до відрізка штрангу курильного матеріалу (на фіг. 1 має позначення 21а), містить високоактивний вуглець. У деяких варіантах виконання, секція фільтра містить від 20 до 80 мг, бажано приблизно 50 мг, високоактивного вуглецю. Високоактивний вуглець може бути одержаний з полімеру. Наприклад, він може являти собою пористий вуглецевий гранульований матеріал, одержаний з полістиролу. В одній з різновидів високоактивного вуглецю, який може бути використаний в курильних виробах згідно винаходу, використовуються по суті сферичні частинки вуглецю, одержані з полімеру із застосуванням власної технології (Von Blucher and De Ruiter 2004; Von Blucher et el 2006; Bohringer and Fichtner 2008), які поставляються компанією Blucher CmbH (Німеччина). Ці одержані з полімеру гранули високоактивного вуглецю мають пористу структуру, що відрізняється від структури вуглецю, який зазвичай використовується в вироблених сигаретах, який, як правило, отримують з шкаралупи кокосового горіха. В результаті, вони мають поліпшені адсорбційні характеристики щодо широкого спектра летючих токсичних складових диму. Одержаний з полімеру вуглець показує гарні результати в режимах прокурювання ICO і HCI з сигаретами звичайного і зменшеного діаметру, хоча були помічені деякі обмеження щодо видалення оцтового альдегіду в умовах прокурювання з високою витратою. Процес, який використовується для одержання вуглецю з полімеру, описаний на фіг. 4. Активний вуглець з полімеру отримують періодичним процесом у печі, яка обертається з непрямим нагрівом при зниженому тиску в інертній атмосфері. Після підготовки гранул полімерної вихідної сировини, матеріал термічно стабілізують при надлишку димлячої сірчаної кислоти. Потім матеріал повільно нагрівають до 500°C, при цьому звільняється основна частина SO2 і H2О і відбувається коксування полімеру. Одержаний вуглець початково має систему пір, яка недоступна для типових адсорбентів. Для створення пористої системи, придатної для цілей адсорбції, виконується подальше нагрівання матеріалу приблизно до температури 900-1000°C для активації окислюючими речовинами (водяною парою). При цьому виникає система пір, складається в основному з мікропор з розміром пори від 0,7 до 3 нм. Подальша активація за допомогою СO2 веде до формування краще більш великих мезопор розміром від 3 до 80 нм. Комбінація кроків активації з використанням водяної пари і СО 2 представляє гнучку технологію отримання необхідних характеристик пір. Одержаний з полімерів вуглець, будучи синтетичним матеріалом, має більш правильну сферичну форму і більш однорідний розмір частинок. Одержаний з полімерів вуглець має більш низьку щільність і дає менше попелу в силу синтетичної природи сировини, в порівнянні зі шкаралупою натурального кокоса, як вихідних матеріалів процесів карбонізації. Більша частина складових частин диму в режимі випробування по ICO більш ефективно адсорбуються вуглецем, одержаним з полімеру, ніж активованим кокосовим вуглецем, забезпечуючи 80-95% скорочення складових диму, за винятком формальдегіду, оцтового альдегіду, синильної кислоти (HCN) і толуолу (скорочення на 50-60%). У режимах HCI, сигарети зі звичайним кокосовим вуглецем забезпечують скорочення на 25-45% для більшості складових диму, крім оцтового альдегіду (16%). Сигарети, які містять вуглець, одержаний з полімеру, знижують вміст більшості складових диму на 60-90%, крім оцтового альдегіду і HCN (15-30%). Видалення токсинів з основного потоку диму також можливо за допомогою хімічної адсорбції, включаючи такі, що мають велику летючість альдегіди і HCN. Функціоналізована аміном смола забезпечує можливість нуклеофільного захоплення альдегідів з основного потоку диму, і завдяки її слабоосновній природі також може бути використана для видалення HCN з цього диму. Таким чином, в деяких варіантах виконання винаходу щонайменше одна секція фільтра містить іонообмінну смолу. Іонообмінна смола має поверхнево активований амін, який може ефективно прикріплюватися до деяких альдегідних складових і ціаністого водню в паровій фазі. Матеріал функціоналізованої аміном смоли може бути введений в порожнину секції фільтра курильного виробу, або розподілений (хаотичними плямами) по вставці фільтруючого матеріалу (наприклад, ацетату целюлози). У деяких варіантах виконання, функціоналізована аміном смола може бути нанесена на внутрішню поверхню (внутрішньої) обгортки фільтра секції фільтра, розміщуючись між обгорткою фільтра і вставкою фільтруючого матеріалу. В одній можливій конструкції, в центральній секції фільтра поміщається від 5 до 40 мг, бажано, приблизно близько 20 мг, функціоналізованої аміном смоли. На ринку є гранули функціоналізованої аміном іонообмінної смоли типу DIAION®CR20 (виробник Mitsubishi Chemical Corporation). Вона містить поліамінову групу в якості хелуючих лігандів, які прикріплюються на таку, що має велику пористість матрицю зшитого полістиролу. CR20 демонструє сильну хімічну спорідненість з іонами перехідних металів. Конкретним типом 6 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 амінних груп, утворюваних функціоналізацією, неможливо точно управляти, тому на смолах можуть існувати амінні групи різних типів. Було встановлено, що товарний сорт CR20 (далі званий CR20C) при його додаванні в сигарети має характерний запах, несумісний з прийнятним для користувача характером диму звичайної сигарети. Однак, модифікацією умов синтезу Mitsubishi значно зменшила інтенсивність цього запаху, одержавши сорт CR20 зі слабким запахом (далі званий CR20L). У цій роботі, якщо не вказано інакше, всі одержані результати належать до CR20L. Цей матеріал 3 містить гранули розміром 600 нм, щільністю 0,64 г/см , з вмістом вологи 15% і повною обмінною 3 3 здатністю 0,92 міліграм-еквівалент/см (meq/cm ). Mitsubishi Chemical Corporation виробляє матеріал CR20 різних інших типів, включаючи CR20D і CR20HD, які можуть бути придатні для використання в курильних виробах. Деякі гранули CR20 поставляються в воді, і для того, щоб зробити їх придатними для використання в сигаретних фільтрах, може виявитися необхідним видалити з них щонайменше частину води. У деяких варіантах виконання, вода видаляється, і матеріал висушується до вмісту вологи 15% або менше. В альтернативних варіантах виконання, для фільтрів курильних виробів також прийнятно більш високий вміст вологи. Матеріал CR20, включаючи зокрема CR20L, може бути введений в фільтри курильних виробів, запропонованих у цьому винаході. У порівнянні з фільтрами, що містять звичайний вуглець, CR20L забезпечує чудове зниження вмісту HCN, формальдегіду та оцтового альдегіду. У деяких варіантах виконання цього винаходу, курильні вироби мають новий формат. Це може бути пов'язано, почасти, з тим, щоб розмістити довший фільтр, відповідно до деяких описаних тут варіантів виконання. Наприклад, у деяких варіантах виконання курильні вироби мають три або більше секції фільтра, загальна довжина яких становить приблизно 37 мм, довжина ободкової обгортки (тобто, відстань від мундштучного кінця курильного виробу до далекого краю ободкової обгортки) становить 42 мм. Довжина фільтра звичайних подовжених сигарет ("king size"), як правило, становить від 15 до 27 мм. Збільшена довжина фільтра деяких курильних виробів, запропонованих у даному винаході, дає подвійний ефект поліпшеної фільтрації диму завдяки більш тривалому перебуванню диму в фільтрі, і меншій кількості спалюваного курильного матеріалу завдяки скороченій довжині відрізка штрангу курильного матеріалу. У деяких варіантах виконання, довжина фільтра становить щонайменше 30 мм, 31 мм, 32 мм, 33 мм, 34 мм або щонайменше 35 мм. В альтернативному варіанті або додатково, фільтр може мати довжину не більше 50 мм, 49 мм, 48 мм, 47 мм, 46 мм, 45 мм, 44 мм, 43 мм, 42 мм, 41 мм або не більше 40 мм. Для компенсації такого зменшення довжини відрізка штрангу курильного матеріалу, для його обгортання може бути використана паперова обгортка, що повільно згоряє. Це дозволяє користувачеві виконати ту ж саму кількість затяжок курильним виробом, що і з курильним виробом, відрізок штрангу курильного матеріалу якого має звичайну довжину. В альтернативних варіантах виконання, в курильному виробі може бути використаний відрізок штрангу курильного матеріалу, що має таку ж або близьку довжину, що і відрізок штрангу курильного матеріалу в звичайній сигареті. В результаті використання довшого фільтра курильний виріб стане довшим за звичайну сигарету. У деяких варіантах виконання, курильний виріб має т.зв. "demi slim" (зменшеної товщини) окружність, що дорівнює 21 мм, в порівнянні зі стандартною окружністю сигарети "king size", що дорівнює 24,6 мм. Курильні вироби можуть мати стандартну довжину "king size", що дорівнює 83 мм (включаючи відрізок штрангу курильного матеріалу і фільтр). Крім модифікації фільтра курильних виробів для подальшого зниження вмісту токсичних складових в основному потоці диму, можуть бути використані й інші технології, які належать до курильного матеріалу, для доповнення впливів фільтра, або врівноваження їх, якщо це необхідно. Наводиться опис оброблених тютюнових сумішей, в яких, завдяки обробці, з тютюну видалені протеїн і поліфенол, що сприятливо впливає на вміст токсичних складових в димі. Обробка тютюну може бути виконана на різаному тютюні трубовогневої сушки. Коротенько, тютюнова суміш піддається водній витяжці з подальшими двома ступенями фільтрації екстракту для видалення поліфенолів і розчинних пептидів. Решта твердої частини тютюну обробляється протеазою для видалення нерозчинних протеїнів. Після промивання і деактивації ферментів, тверду частину тютюну та відфільтрований водний екстракт об'єднують. В результаті обробки виходить матеріал, званий тут тютюном комплексної обробки (BTT - від англ. Blend Treated Tobacco), що забезпечує знижений вміст фенолів, ароматичних амінів, HCN і ряду інших азотистих складових диму. Тут, однак, має місце зростання вмісту формальдегіду і ізопрену. 7 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Тютюн комплексної обробки зберігає структуру вихідного тютюну і може бути введений у відрізки штрангу курильного матеріалу для включення до складу курильних виробів, використовуючи технологічне обладнання для виготовлення звичайних сигарет, без необхідності перетворення в листовий матеріал. У деяких варіантах виконання винаходу, курильний матеріал містить тютюн комплексної обробки. Для екстрагування може використовуватися ламаний, різаний, скришений або мелений тютюн. У деяких варіантах виконання, тютюном є скришений тютюн. Тютюн в інших формах також може бути підданий екстрагуванню з використанням описаних тут методів. Тютюновий матеріал може бути змішаний з екстрагуючим розчинником для утворення суспензії. Розчинник може додаватися в тютюновий матеріал у ваговому співвідношенні від 10:1 до 50:1, краще, від 20:1 до 40:1, і найбільш краще, від 25:1 до 30:1. В одному варіанті виконання, розчинник додається в тютюновий матеріал у ваговому співвідношенні 27:1. Розчинником може бути органічний розчин, в кращому варіанті, водний розчин або вода. На самому початку процесу екстрагування, розчинником звичайно є вода, хоча розчинник може також містити спирти, наприклад, етанол або метанол, або може містити поверхнево-активну речовину. Можуть бути використані й інші розчинники, залежно від конкретних складових, що екстрагуються з тютюну. Екстрагування може виконуватися при температурі приблизно 15-85°C, краще, приблизно при 65°C. Краще, суспензія в процесі екстрагування безперервно перемішується так, що тютюн залишається в підвішеному стані. Тривалість екстрагування повинна становити від 15 хв до двох годин. У кращому варіанті виконання, екстрагування виконується приблизно 20 хв. У процесі екстрагування, розчинні компоненти тютюну видаляються з тютюнового матеріалу і потрапляють в розчин. Ці компоненти включають нікотин, цукру, деякі протеши, амінокислоти, пектини, поліфеноли і ароматизатори. У розчин може бути видалено до 55% початкової ваги тютюну. Важливо, що пектини в тютюновому волокні залишаються зшитими поперечними зв'язками протягом всього процесу екстрагування й обробки, зберігаючи волокнисту структуру тютюну. Відповідно, в розчинник, використовуваний для екстрагування тютюну, і в будь-які розчини, що використовуються в подальших процедурах обробки, може додаватися кальцій. Після екстрагування, суспензія може бути відфільтрована для збору рідкого фільтрату ("материнського фільтрату"). Після цього, нерозчинна решта тютюну може бути додатково екстрагована противоточним промиванням, для видалення з тютюну якомога більшої кількості розчинних складових. На тютюн впливають свіжим розчинником, і збирають фільтрат ("промивний фільтрат"). Промивним фільтратом можна багаторазово впливати на надхідні залишки тютюну, на вході стрічкового фільтру, що його переносить. Збір і повторний вплив промивного фільтрату на тютюн, який надходить, на вході стрічкового фільтру можуть бути повторені кілька разів, переважно три, чотири або навіть п'ять разів. Таким чином, кінцевий промивний фільтрат, зібраний в головній частині стрічкового фільтру, може мати високу концентрацію тих розчинних компонентів тютюну, які витягали з тютюнових залишків, по мірі їх проходження по всій довжині фільтра. Потім кінцевий промивний фільтрат може знову бути використаний додаванням до свіжої порції тютюну для формування суспензії, готової для екстрагування. Наприклад, кінцевий промивний фільтрат може бути доданий перед екстрагуванням в чан-змішувач, де формується тютюнова суспензія. Процес екстрагування, тому, може бути безперервним процесом, в якому свіжий тютюну екстрагується для регенерації фільтратом. Тільки на самому початку цього процесу екстрагування тютюну екстрагується свіжим розчинником. Коли процес екстрагування розпочато, для екстрагування використовується вже не свіжий розчинник, а розчинник, що складається тільки з повторно використовуваного промивного фільтрату. У міру продовження процесу екстрагування, концентрація розчинних компонентів тютюну в екстракті стає все вище. Ці компоненти включають ті, що потрапили в розчин при первинному екстрагуванні в екстракційній ємності (що формує материнський фільтрат), а також і ті, що потрапили в розчин при вторинному екстрагуванні на горизонтальному стрічковому фільтрі (формуючому промивний фільтрат). Кінцевий фільтрат, таким чином, містить як материнський, так і промивний фільтрати. Одержаний в результаті фільтрації тютюновий залишок не містить тих компонентів, які розчиняються у використовуваному для фільтрації розчиннику. Наприкінці фільтрації екстрагований тютюн може бути віджатий для видалення з нього зайвої рідини. Такий, що виходить з горизонтального стрічкового фільтру екстрагований тютюн зазвичай має вигляд зневодненого шару. 8 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кінцевий фільтрат, далі званий тютюновим екстрактом, може бути потім підданий обробці для видалення тих компонентів, які небажані в складі кінцевого тютюнового продукту. Небажані компоненти включають протеїни, поліпептиди, амінокислоти, поліфеноли, нітрати, аміни, нітрозаміни і фарбувальні сполуки. Вміст компонентів, які вважаються бажаними, наприклад, цукор і нікотин, може, однак, залишитися незмінним, тому смак і властивості куріння екстрагованого тютюну порівняні з цими характеристиками вихідного матеріалу. У кращому варіанті виконання, обробка тютюнового екстракту виконується для видалення протеїнів, поліпептидів і (або) амінокислот. До 60% протеїнів, що містяться у вихідному тютюновому матеріалі, може бути видалено з використанням нерозчинного адсорбенту, наприклад, гідроксиапатиту або мінералу фуллерової землі, наприклад, атапульгіту або бентоніту. Тютюновий екстракт краще обробляється бентонітом, для видалення з нього поліпептидів. Бентоніт може додаватися в екстракт в кількості 2-4 мас.% початково екстрагованого тютюну. В альтернативному варіанті, тютюновий екстракт може бути поданий в ємність, що містить суспензію бентоніту у воді. В підходящій суспензії міститься приблизно 7 кг бентоніту приблизно в 64 кг води (кількість на годину), наприклад, 7,13 кг бентоніту в 64,18 кг води (кількість на годину). У кожному разі, концентрація бентоніту повинна бути досить велика, щоб істотно знизити вміст протеїну в тютюновому екстракті, але не настільки велика, щоб додатково поглинати нікотин з екстракту. Обробка бентонітом також може бути ефективна при видаленні фарбувальних сполук, наявних у тютюновому екстракті, через які, якщо їх не видалити, при збільшенні концентрації екстракт темніє. Коли для обробки екстракту використовується досить бентоніту, зниження кількості фарбувальних з'єднань дозволяє одержати не надто темний продукт. Після обробки бентонітом, тютюновий екстракт може бути очищений від суспензії центрифугою і (або) фільтрацією. Тютюновий екстракт може бути також, чи альтернативно, оброблений для видалення з нього поліфенолу. Нерозчинним адсорбентом для поліфенолів є полівінілполіпіролідон (ПВПП), традиційно використовуваний в пивоварній промисловості для видалення поліфенолів з пива. ПВПП в кількості 5-10 мас.% початково екстрагованого тютюну може бути доданий в екстракт. Цієї кількості ПВПП достатньо для видалення від 50 до 90% поліфенолів в розчині. Вважається, що оптимальним значенням водневого показника рН середовища для видалення поліфенолів з екстракту тютюну допомогою ПВПП є 3. Ефективність адсорбції допомогою ПВПП може бути, тому, збільшена зниженням рН екстракту допомогою додавання підходящої кислоти, наприклад соляної кислоти. В якості альтернативи використанню ПВПП для поглинання поліфенолів, в екстракт тютюну можуть бути додані один або більше ферментів для розкладання таких, що знаходяться там поліфенолів. Відповідним ферментом є лакказа (оксидаза урушіолу (urishiol oxidase)). Винахід, однак, не обмежений засобами видалення з тютюну тільки протеїнів і (або) поліфенолів. Для видалення інших небажаних компонентів тютюну з тютюнового екстракту можуть бути використані альтернативні або додаткові ферменти, агенти або адсорбенти. Прикладами інших небажаних компонентів тютюну, які можуть бути видалені з екстракту, можуть слугувати нітрати, аміни і нітрозаміни. Якщо з тютюнового екстракту повинні бути видалені кілька компонентів, декілька ємностей повинні бути встановлені послідовно, кожна містить свій фермент, реагент або адсорбент, для видалення вибраного додаткового елементу небажаних компонентів. В альтернативному варіанті, в одній ємності може міститися кілька ферментів, реагентів або адсорбентів з тим, щоб небажані компоненти могли бути вилучені на одному етапі. Наприклад, ємність, що містить бентоніт або ПВПП могла б містити один або більше додаткових ферментів, реагентів або адсорбентів з тим, щоб видаляти з тютюну не тільки протеїн або феноли, але один або більше інших небажаних компонентів. Після обробки екстракту тютюну для видалення вибраних небажаних компонентів тютюну, екстракт краще концентрується до концентрації твердих частинок від 20 до 50 мас.%. Концентрація твердих частинок до 10% може бути досягнута зворотним осмосом. Подальша концентрація твердих частинок приблизно до 40% може бути досягнута за допомогою випарного апарату з падаючою плівкою розчину. Можуть бути використані й інші методи підвищення концентрації, відомі фахівцям. Далі концентрований екстракт тютюну може бути знову з'єднаний з екстрагованим тютюном. Тютюн, екстрагований у водному розчині, як це було показано вище, бажано піддати подальшому екстрагуванню для видалення одного або більше інших небажаних компонентів, перед його з'єднанням з концентрованим екстрактом тютюну. Подальше екстрагування тютюну може бути виконано за допомогою ферменту спеціально вибраного для видалення специфічного компонента. У кращому варіанті, ферментом є протеолітичний фермент 9 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (протеаза) для видалення протеїну з тютюну. Краще, фермент являє собою бактеріальний або грибковий фермент і, більш краще, є комерційно використовуваним ферментом в харчовій промисловості і при виготовленні миючих засобів. Фермент може бути вибраний з групи, що складається з ферментів Savinase™, Neutrase™, Enzobake™ і Alcalase™, з яких все поставляються компанією Novozymes A/S. Протеолітичний фермент, краще, додається до тютюну в кількості від 0,1 до 5 мас.% матеріалу тютюну, наприклад, Savinase™ може бути доданий до тютюну в кількості приблизно 1 мас.%. З тютюну заново може бути приготована суспензія в розчині вибраного ферменту. Вагове співвідношення між водою і тютюном в суспензії має становити від 10:1 до 50:1, краще, від 20:1 до 40:1, і більш краще, від 25:1 до 30:1. У найбільш кращому варіанті виконання, вагове співвідношення між водою і тютюном має становити 27:1. Водневий показник рН суміші тютюн/фермент повинен бути таким, щоб забезпечувалася оптимальна активність ферменту. Відповідно, може бути зручним додавати зневоднений шар тютюну в ємність, рН в якій відрегульований, наприклад, додаванням підстави, наприклад, гідроксиду натрію. Тютюн з встановленим значенням рН може бути потім введений в ємність дозування ферменту для змішування з вибраним ферментом. Суміш тютюну і ферменту може бути потім подана в реактор ідеального витіснення, де виконується ферментне екстрагування. Ферментне екстрагування повинно виконуватися при температурі, що забезпечує оптимальну активність ферменту. У кращому варіанті, слід використовувати вузький температурний діапазон, наприклад, 30-40°C, щоб уникнути денатурації ферменту. Оптимальними умовами роботи у випадку, якщо вибраний фермент Savinase™, є 57°C і значення показника рН, рівне 911. Ферментне екстрагування повинно виконуватися протягом щонайменше 45 хвилин; вважається, що більш короткого часу недостатньо для протеолітичного ферменту, щоб розкласти протеїни тютюну. Звичайно, якщо потрібне видалення з тютюну декількох компонентів, то слід використовувати екстрагування декількома ферментами. Таке екстрагування повинно виконуватися послідовно, або кілька ферментів повинно бути змішане з тютюном при одній операції обробки. Також можливе додавання ферменту на самому першому кроці екстрагування процесу обробки, замість використання окремого кроку екстрагування згодом. Після ферментного екстрагування, нерозчинні залишки тютюну можуть бути промиті сольовим розчином, краще розчином хлориду натрію, для виполіскування ферменту. Сольове полоскання може виконуватися послідовно, в протитоці. Сольового і водного полоскання може, однак, виявитися недостатньо для повного видалення з тютюну всіх ферментів. Промитий тютюн може бути також підданий обробці для дезактивації будь-якого залишкового ферменту, що зберігся в тютюні після сольової і водної промивки. Це може бути виконано за допомогою обробки водяною парою, достатньої для дезактивації ферменту, але не дуже тривалої, щоб тютюн втратив свою волокнисту структуру. У варіанті виконання, обробка водяною парою виконується при температурі приблизно 98°C протягом приблизно чотирьох хвилин, однак при бажанні час витримки може бути збільшено приблизно до 10 хвилин. В альтернативному варіанті, для дезактивації ферменту тютюн може бути підданий термічній обробці, наприклад, СВЧ нагріву або висушуванням тютюну в печі. В іншому варіанті виконання, фермент може бути дезактивований хімічною денатурацією, при цьому повинні бути вжиті заходи для видалення з тютюну хімічного препарату. Далі оброблений тютюн може бути знову з'єднаний з концентрованим екстрактом тютюну. При введенні обробленого екстракту тютюну назад у екстрагований тютюн забезпечує збереження водорозчинних смакових компонентів тютюну та нікотину в кінцевому продукті. В результаті цього об'єднання виходить тютюновий продукт, що має аналогічну вихідному матеріалу фізичну форму і зовнішній вигляд, смак і курильні властивості, проте істотно знижений рівень протешу, поліфенолів або інших вибраних компонентів. Об'єднання може бути досягнуто розпиленням на тютюн екстракту тютюну. Кількість вихідного екстракту, об'єднаного з обробленим тютюном, залежить від кількості, втраченої під час обробки екстракту для видалення вибраних компонентів, і може бути різною для різних видів тютюну. Для висушування обробленого тютюну може бути використаний стандартний процес сушіння, що виконується до, під час або після об'єднання з обробленим екстрактом тютюну. Початковий вміст вологи обробленого тютюну зазвичай становить приблизно 70-80%. У кращому варіанті виконання, вміст вологи після сушіння має бути приблизно 14%. Для зниження початкового вмісту вологи в тютюні приблизно до 30% може бути використаний сушильний пристрій, який підігрівається, наприклад, стрічкова сушарка. Для подальшого зниження вмісту 10 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вологи приблизно до 14% може бути використаний другий сушильний пристрій, який підігрівається, наприклад, повітряна сушарка. Кінцевий висушений продукт може бути потім підданий обробці для отримання остаточної форми, наприклад, листа, який після подрібнення зможе цілком або частково сформувати наповнювач сигарети. Завдяки тому, що аж до 30% початкової кількості компонентів тютюну було видалено з нього в процесі екстрагування й обробки, концентрація решти компонентів на одиницю ваги тютюну в кінцевому продукті збільшена, в порівнянні з вихідним матеріалом. До цих компонентів відноситься целюлоза, яка, разом з цукрами і крохмалями, може утворювати при спалюванні шкідливі летючі матеріали в димі, наприклад, оцтовий альдегід і формальдегід. Інший підхід до зниження вмісту токсичних складових у димі полягає в розведенні диму гліцерином, що може бути виконано формуванням так званого "замінника тютюнового аркуша" (TSS - від англ. Tobacco substitute sheet), який включає велику частину гліцерину, наприклад, до 60 мас.%. Аналіз основного потоку диму сигарет, що включають такий TSS в курильному матеріалі, демонструє зниження вмісту більшості виміряних складових, крім деяких летючих видів. У деяких варіантах виконання винаходу, курильний матеріал містить замінник тютюнового аркуша. Введення замінника тютюнового аркуша (TSS) в тютюнову суміш знижує кількість тютюну в сигареті, тим самим сприяючи подальшому зниженню можливості утворення токсичних речовин в сигареті. При нагріванні, гліцерин, який перебуває в TSS, виділяється в потік диму, збільшуючи загальну кількість частинок диму, що вимірюється як вміст сухих твердих частинок без нікотину (NFDPM - від англ. nicotine-free dry particulate matter, також відоме як "смоли"). Оскільки більшість сигарет спроектовані так, щоб задовольняти певним значенням вмісту NFDPM, введення гліцерину в потік диму ефективно знижує частку продуктів згоряння тютюну в загальну величину NFDPM. Цей процес називають "розбавленням". Введення TSS в курильні вироби знижує вміст великого числа складових диму, включаючи як тверді частинки, так і токсичні складові в паровій фазі. Лабораторні токсикологічні випробування показали зниження активності твердих димових частинок пропорційно їх співвідношенню з гліцерином. Вплив нікотину на людський організм було знижено в середньому на 18%, відповідно до вимірів фільтрації, і на 14% за результатами добового аналізу біомаркерів сечі. Вплив твердих частинок диму було знижено на 29%, відповідно до вимірів фільтрації, і на стільки ж на підставі концентрації в сечі 4-(метилнітрозаміно)-1-(3-піридил)-1-бутанолу. Ці результати показують, що зниження впливу деяких токсичних складових диму можливо при використанні замінника тютюнового аркуша. У деяких варіантах виконання, курильний виріб включає замінник тютюнового листа, що включає негорючий неорганічний матеріал наповнювача, сполучний матеріал (наприклад альгінова сполучний матеріал) і засоби генерування аерозолю. У кращому варіанті, замінник тютюнового аркуша містить, в якості головних своїх компонентів, негорючий неорганічний наповнювач, сполучний матеріал і засоби генерування аерозолю, які краще складають щонайменше 85 мас.% матеріалу замінника тютюнового листа, краще, більше 90%, і ще більш краще, приблизно 94% або більше мас.% матеріалу замінника тютюнового аркуша. Ці три компоненти навіть можуть становити 100% матеріалу замінника тютюнового аркуша. Рештою компонентами, краще, можуть бути один або більше барвників, волокна, наприклад деревне волокно, або, наприклад ароматизатор. Інші другорядні складові матеріали повинні бути відомі фахівцям. Матеріал замінника тютюнового листа, таким чином, є досить простим листом з точки зору його складу. В даному описі, термін "матеріал замінника тютюнового аркуша" означає матеріал, який може бути використаний в курильному виробі. Це не обов'язково означає, що матеріал сам по собі буде обов'язково підтримувати горіння. Матеріал замінника тютюнового листа зазвичай виготовляється у формі листа, який потім розрізається. Матеріал замінника тютюнового аркуша може бути змішаний з іншими матеріалами для отримання наповнювального курильного матеріалу. У деяких варіантах виконання, курильний виріб містить обгорнутий відрізок штрангу наповнювального курильного матеріалу, в якому наповнювальний курильний матеріал складається з суміші, що включає матеріал замінника тютюнового аркуша, містить негорючий неорганічний заповнювач, альгіновий сполучний матеріал і засоби генерування аерозолю, при цьому курильний виріб має коефіцієнт ефективності переносу аерозолю, що перевищує 4,0. В даному описі, ефективність переносу аерозолю вимірюється як відсоток аерозолю в димі, поділений на відсоток аерозолю в наповнювальному курильному матеріалі. Краще, ефективність переносу аерозолю становить більше 5, більш краще, перевищує 6. 11 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Курильний матеріал, що використовується в курильних виробах цього винаходу, може містити суміш, що складається більш ніж на 75 мас.% З матеріалу замінника тютюнового аркуша. Краще, неорганічний матеріал наповнювача складає в інтервалі 60-90%, більш краще, більше 70% кінцевого листового матеріалу. У кращому варіанті, неорганічний матеріал наповнювача становить приблизно 78 мас.% кінцевого листового матеріалу, але може бути присутнім і в більших кількостях, наприклад, 80, 85 або 90 мас.% від кінцевого листового матеріалу. У деяких варіантах виконання, негорючий наповнювач краще містить частину матеріалу з частинками, що мають середній розмір в інтервалі від 500 до 75 мкм, або в інтервалі від 400 до 100 мкм, середній розмір часток більш 125 мкм, або більше 150 мкм. У деяких випадках, краще, щоб середній розмір частинок становив приблизно 170 мкм, або в інтервалі від 170 до 200 мкм. Такий розмір частинок відрізняється від розміру таких, що зазвичай використовуються в неорганічних наповнювальних матеріалах харчових марок в альтернативних тютюнових продуктах, а саме 2-3 мкм. Інтервал розміру часток, спостережуваний для кожного окремого неорганічного наповнювача, може становити від 1 мкм до 1 мм (1000 мкм). Неорганічний наповнювальний матеріал може перемелювати, подрібнюватися або викристалізовуватися до необхідного розміру частинок. Неорганічним наповнювальним матеріалом може бути один або більше матеріалів з групи, що включає перліт, окис алюмінію, діатомова земля, карбонат кальцію (крейда), вермикуліт, оксид магнію, сульфат магнію, оксид цинку, сульфат кальцію (гіпс), оксид заліза, пемза, діоксид титану, алюмінат кальцію або інші нерозчинні алюмінати, чи інші неорганічні матеріали 3 наповнювача. Щільність цих матеріалів може перебувати в інтервалі від 0,1 до 5,7 г/см . У деяких варіантах виконання, неорганічний наповнювальний матеріал має щільність менше 3 3 3 3 3 г/см , менше 2,5 г/см , менше 2,0 г/см або менше 1,5 г/см . Може бути кращим використання 3 неорганічного наповнювача з щільністю менше 1 г/см . Більш низька щільність неорганічного наповнювача знижує щільність продукту, покращуючи характеристики попелу. Якщо використовується комбінація неорганічних наповнювальних матеріалів, один або більше з наповнювачів може, краще, мати частинки малого розміру, а інший може мати частинки більшого розміру, при цьому частка кожного наповнювача вибирається для досягнення бажаного середнього розміру частинок. Швидкість статичного горіння, що вимагається в готовому курильному виробі, може бути одержана шляхом використання відповідної суміші тютюну та матеріалу замінника тютюнового листа в наповнювальному курильному матеріалі. У деяких варіантах виконання, неорганічний наповнювальний матеріал не має агломерованої форми. Перед використанням, неорганічний наповнювальний матеріал повинен піддаватися невеликій попередній обробці, крім, можливо, сортування за крупністю. Сполучний матеріал може використовуватися в інтервалі приблизно 5-13 мас.%, менше 10 мас.% або менше 8 мас.% кінцевого матеріалу наповнювача. Сполучний матеріал може становити приблизно 7,5 мас.% Або менше від маси кінцевого листового матеріалу. Якщо сполучний матеріал являє собою суміш альгінатного і неальгінатного сполучних матеріалів, то сполучний матеріал може містити щонайменше 50% альгінату, щонайменше 60% альгінату або щонайменше 70% альгінату. Кількість необхідного комбінованого сполучного матеріалу може бути відповідно зменшена, коли використовується неальгінатний сполучний матеріал. Кількість альгінату в комбінованому сполучному матеріалі краще збільшується при зменшенні кількості комбінованого сполучного матеріалу. Відповідні альгінатні сполучні матеріали включають розчинні альгінати, наприклад, альгінат амонію, альгінат натрію, альгінат натрій-кальцію, альгінат кальцій-амонію, альгінат калію, альгінат магнію, альгінат триетаноламін і альгінат пропіленгліколю. У комбінації з альгінатними сполучними матеріалами також можуть використовуватися інші органічні зв'язуючі матеріали, наприклад, целюлозні сполучні матеріали, камеді або гелі. Відповідні целюлозні сполучні матеріали включають целюлозу і похідні целюлози, наприклад, карбоксиметилцелюлоза натрію, метилцелюлоза, гідроксипропілцелюлоза, гідроксиетилцелюлоза або ефіри целюлози. До відповідних смол належать гуміарабік, гхатті камедь, трагакантова камедь, камедь карайі, плоди ріжкового дерева, акація, гуар, насіння айви або ксантановоі камеді. Відповідні гелі включають агар, агарозу, червоні водорості, фуроідан і фурцелларан. В якості органічних сполучних матеріалів також можуть бути використані крохмалі. Інші відповідні камеді можуть бути вибрані за довідниками, наприклад, Industrial Gums, E. Whistler (вид-во Academic Press). B якості основної частини сполучного матеріалу краще використовувати альгінатні сполучні матеріали. Використання альгінатів у винаході краще через їх нейтральні смакові характеристики при згорянні. 12 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У деяких варіантах виконання, засоби генерування аерозолю складають в інтервалі від 5 до 20%, або включені в кількості менше 15%, більше 7% і (або) більше 10%. У приватному варіанті виконання, засоби генерування аерозолю складають менше 13%. У варіантах виконання, засоби генерування аерозолю становлять від 11 до 13 мас.% або приблизно 11, 25 мас.%, або 12,5 мас.% кінцевого листового матеріалу. Краще, кількість коштів генерування аерозолю вибирається в комбінації з кількістю матеріалу тютюну, який повинен знаходитися в суміші, що представляє собою наповнювальний курильний матеріал курильного виробу. Наприклад, в суміші з високим відсотком листового матеріалу з низьким вмістом тютюнового матеріалу, потрібно знизити кількість засобів генерування аерозолю в листовому матеріалі. В альтернативному випадку, в суміші з низьким вмістом листового матеріалу з високою часткою тютюнового матеріалу, буде потрібно ввести більше засобів генерування аерозолю в листовий матеріал. Відповідні засоби генерування аерозолю включають засоби формування аерозолю, вибрані з групи, що містить багатоатомні спирти, наприклад гліцерин, пропіленгліколь і триетиленгліколь; ефіри, наприклад, триетилцитрат або триацетин, вуглеводні з високою температурою кипіння, або не поліоли, наприклад, гліколі, сорбітол або молочну кислоту. Може використовуватися і комбінація засобів генерування аерозолю. Додатковою функцією засобів генерування аерозолю є пластифікування листового матеріалу. До відповідних додаткових пластифікаторів належить вода. Листовий матеріал краще може бути провентильований. При цьому відлита суспензія формує листовий матеріал з комірчастою структурою. У кращому варіанті, засоби генерування аерозолю або їх частина можуть бути укладені в капсули, краще, в мікрокапсули, або стабілізовані яким-небудь іншим способом. У таких випадках, кількість засобів генерування аерозолю може вище, ніж у наведених вище інтервалах. У кращому варіанті, курильний матеріал містить барвник для додання більш темного тону матеріалу, і (або) ароматизатор для додання спеціального смаку. До відповідних фарбників, з урахуванням місцевого законодавства, можуть належати, наприклад, меласа та солодовий екстракт. Також може використовуватися дрібно помелений, гранульований або гомогенізований тютюн. Також можуть бути використані дозволені до промислового застосування харчові барвники, наприклад E150а (карамель), E151 (чорний барвник BN), E153 (рослинне вугілля) або E155 (коричневий HT). Відповідні ароматизатори включають, наприклад, ментол і ванілін. Також можуть підходити і інші матеріали оболонки. В альтернативному варіанті, присутність вермикуліту чи іншого неорганічного наповнювального матеріалу може додати матеріалу замінника тютюнового аркуша темніший відтінок. Вміст барвника може бути від 0 до 10 мас.%, І може становити до 5-7 мас.% кінцевого матеріалу замінника тютюнового аркуша. У деяких варіантах виконання, вміст барвника становить менше 7%, менше 6% або менше 5% кінцевого матеріалу замінника тютюнового аркуша. У деяких варіантах виконання, кількість використаного барвника становить менше 4%, менше 3% або менше 2%. Наприклад, вміст карамелі, краще, може становити в інтервалі 0-5 мас.% або менше приблизно 2 мас.% кінцевого матеріалу замінника тютюнового аркуша, або приблизно 1,5%. Інші відповідні барвники можуть включати меласу, солодовий екстракт, кавовий екстракт, чайні запашні екстракти, хліб Св. Іоанна (стручки ріжкового дерева), екстракт чорносливу або екстракт тютюну. Також можуть використовуватися суміші барвників. Якщо це не суперечить місцевому законодавству, ароматизатори можуть додаватися для зміни смаку та аромату матеріалу замінника тютюнового аркуша. Краще, якщо в альтернативному варіанті використовується харчовий барвник, його вміст становить 0,5 мас.% або менше від кінцевого матеріалу замінника тютюнового аркуша. В альтернативному випадку, після виготовлення листа в нього може бути введений порошковий барвник. Для додання матеріалу листа більшої міцності або меншої щільності або вищої наповнювальної здібності, або цих характеристик в комбінації, можуть бути додані волокна, наприклад, волокна целюлози, наприклад, деревне волокно, лляне волокно, конопляне волокно або луб'яне волокно. При додаванні волокон, їх вміст може складати від 0,5 до 10 мас.%, в кількості менше 5 мас.%, або менше 3 мас.% кінцевого матеріалу листа. Краще, в матеріалі листа відсутній волокнистий матеріал, целюлозний чи іншій. У деяких варіантах виконання, матеріал замінника тютюнового аркуша являє собою лист, який не містить тютюну. Слід розуміти, що при високому вмісті матеріалу листа в суміші, наприклад, більше 75 мас.% суміші, суміш погано горить. Це може бути переборено, наприклад, додаванням в матеріал замінника тютюнового аркуша невеликої кількості, до 5-10%, гранульованого вуглецю. 13 UA 112799 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цей вуглець, краще, не є агломерованим вуглецевим матеріалом, тобто, цей карбон не піддавався попередній обробці змішуванням з іншим матеріалом для формування агломерату. У деяких варіантах виконання, матеріал замінника тютюнового аркуша змішаний з тютюновим матеріалом для отримання наповнювального курильного матеріалу. Краще, компонентами тютюнового матеріалу в суміші є високоякісний листовий тютюн. Краще, велика частина тютюнового матеріалу являє собою різаний тютюн. Тютюновий матеріал може містити від 20 до 100% розширеного тютюну високого ступеня розпушення, наприклад, розширений з використанням сухого льоду (DIET). Наповнювальна здатність такого матеріалу зазвичай 3 становить в інтервалі від 6 до 9 см /г (див., наприклад, GB 1484536 або US 4340073). У деяких варіантах виконання, крім листового тютюну, суміш містить менше 30% інших компонентів суміші, які включають жилку, різану плющену жилку (CRS - від англ. Cut rolled stem), жилку, оброблену водою (WTS - від англ. water treated stem) або жилку, оброблену водяною парою (STS - від англ. steam treated stem), або відновлений тютюн. Інші компоненти можуть становити менше 20%, менше 10% або менше 5% кінцевої ваги тютюнового матеріалу. У деяких варіантах виконання, курильний виріб відповідно до винаходу, містить тютюновий матеріал, оброблений засобами генерування аерозолю. Тютюновий матеріал може бути оброблений засобами генерування аерозолю, однак цей не є необхідним для всіх сумішей тютюнового матеріалу і матеріалу листа. Кількість засобів генерування аерозолю, що додаються до тютюну, становить від 2 до 6 мас.% тютюну. Загальна кількість засобів генерування аерозолю в суміші тютюнового матеріалу і матеріалу листа після обробки, краще, складає в інтервалі 4-12 мас.% курильного матеріалу, краще, менше 10% і, бажано, більше 5% за співвідношенням сухої ваги. В одному варіанті виконання, в курильний матеріал, що містить замінник тютюнового листа, додають гліцерин. Як було встановлено, це знижує рівень деяких фенолів. Гліцерин може додаватися в кількості приблизно 1 мас.% (На додачу до будь-якого гліцерину, який міг бути включений до замінника тютюнового аркуша). Видається, що додавання гліцерину до TSS може давати синергічний ефект. У деяких варіантах виконання, суміш також може включати доданий в кінці ароматизатор для поліпшення аромату і органолептичних характеристик суміші. Ще одним напрямком зниження вмісту токсичних складових у димі курильного виробу, відповідно до цього винаходу, є вибір таких компонентів тютюнової суміші, які мають низький вміст прекурсорів небажаних складових диму, наприклад, тютюн-специфічні N-нітрозаміни (TSNAs - від англ. tobacco-specific N-nitrosamines) і метали. Наприклад, рівень TSNAs може бути скорочений використанням спеціальних (наприклад, більш легких) тютюнових сумішей і вибором частин тютюнового рослини з пониженим вмістом нітратів, прекурсорів TSNAs. У деяких варіантах виконання, для цього використовується листовий тютюн. Фахівцю повинні бути відомі способи адаптації процесу приготування суміші для одержання тютюнової суміші, яка має ці необхідні властивості. Тютюнова суміш також може містити розширений тютюн, що представляє собою різаний тютюн, який був розпушений для зниження маси спалюваного в сигареті тютюну. Одним із процесів, що використовуються для обробки тютюну, є розпушення тютюну з використанням сухого льоду (DIET). Тютюн просочується рідким діоксидом вуглецю (СО 2) в резервуарі високого тиску, тиск знижується і рідкий СО2 відсмоктується, залишаючи твердий СО 2, або сухий лід, що формується в клітинній структурі тютюну. Потім тютюн швидко нагрівається, при цьому сухий лід перетворюється в газоподібний СО2, який змушує структуру різаного тютюну розширюється до об'єму, близького до обсягу листа до його висушування. Розширений тютюн широко використовується в наявних на ринку сигаретах, і в ще більшому ступені в сигаретах з низьким вмістом таких, що визначаються ICO складових. В одному варіанті виконання винаходу, курильний матеріал виконується із суміші 50% тютюну комплексної обробки (BTT), 15% замінника тютюнового аркуша (TSS), 10% тютюну, розпушеного з використанням сухого льоду (DIET) і 25% листового тютюну, з додаванням 1 % гліцерину і 0,8% доданого на закінчення останнього ароматизатора. Розглянуті вище фільтр і технології одержання курильного матеріалу при їх спільному використанні дозволяють одержати курильний виріб зі значно зниженим рівнем токсичних складових диму. У деяких варіантах виконання, курильні вироби, відповідно до винаходу, характеризуються зниженням (наприклад, в порівнянні зі звичайною сигаретою) на щонайменше 75%, щонайменше 90%, щонайменше 95% або у всіх ключових складових основного потоку диму, визначених у цьому розкритті. 14 UA 112799 C2 5 10 Так званими "ключовими складовими" основного потоку диму, згаданими в даному винаході, є ті складові диму, які були визначені в літературі як небажані (див. наприклад, The Scientific Basis of Tobacco Product Regulation: Report of a WHO Study Group (2007) (WHO Technical Report Series 945, Geneva). Це зниження, краще, визначалося при використанні режиму інтенсивного паління, коли вентиляція відкрита, оскільки продукти були спроектовані відповідно до норм ICO, а блокування вентиляції в режимі прокурювання Міністерства Охорони Здоров'я Канади зводить нанівець ефект поділу ободкової обгортки. Зниження у змісті ключових складових краще складає щонайменше 5% або щонайменше 10% або більше. Приклади У наведених нижче таблицях перераховані дані деяких курильних виробів відповідно з варіантами виконання цього винаходу. Описано два прототипи: один призначений для видачі 1 мг смол, інший - 7 мг смол. "Сиг." використовується як скорочення слова "сигарета". 15 Таблиця 1 Параметри курильних виробів Тип параметру Одиниця виміру Довжина сигарети Окружність сигарети Довжина фільтра Ширина ободкової обгортки (до розрізання) Пакувальна вологість (до ваги тютюну) Щільність (при пакувальній вологості) Вага тютюну (при при пакувальній вологості) Вага сигаретного паперу + адгезив Вага внесеного до сигарети ароматизатора Вага сигаретної палички (при пакувальній вологості) Вага фільтруючого мундштука Повна вага сигарети (при пакувальній вологості) Вага без тютюну Вентиляція фільтру мм мм мм мм 64 64 % 12,0 12,0 мг/см 305 305 мг 490 490 мг 25 25 мг 3,9 3,9 мг 512 512 мг 283 283 мг 818 818 мг % 332 332 80 40 Розділення Розділення ободкової обгортки і ободкової обгортки і лазерна перфорація лазерна перфорація у складі машини у складі машини Тип вентиляції Положення лазера у складі машини Перепад тиску сигарети (відкритої) Перепад тиску фільтруючої вставки (закритої) Стабільність кінців Щільність сигарети Смоли Нікотин CO Число затяжок Прототип для видачі Прототип для видачі 1 мг 7 мг 83 83 21,0 21,0 37 37 мм 13 13 мм. водн. ст. 165 130 мм. водн. ст. 135 110 мг/кінець % мг мг мг