Фільтр для паління

1. Фільтр для паління, який відрізняється тим, що містить фільтруюче середовище і засіб для нагрівання, який розташований навколо фільтруючого середовища і має таку конфігурацію, щоб нагрівати фільтруюче середовище або його периферію і підтримувати при палінні температуру в діапазоні від 100°С до 200°С. C2 1 3 80442 ня фільтруючого середовища, але включає, наприклад, тютюновий виріб (тримач сигарети) для опосередкованого нагрівання ззовні фільтруючого середовища, обгорненого папером. Необхідно, щоб фільтруюче середовище в фільтрі для паління згідно з даним винаходом було виготовлено з теплостійких волокон. Необхідно, щоб фільтр, ви готовлений з теплостійких волокон, мав термічну стабільність, так щоб фільтр не зазнавав модифікації навіть при нагріванні понад 300°С. Необхідно, щоб фільтруюче середовище в фільтрі для паління за даним винаходом являло собою високоефективний фільтр, здатний видаляти практично 100% частинок. Термін "високоефективний фільтр" означає фільтр, здатний видаляти практично 100% компонентів у вигляді частинок, що містяться в тютюновому димі, і здатний практично повністю пропускати компоненти тютюнового диму у вигляді пари. Діаметр волокон і опір вентиляції високоефективного фільтра може практично співпадати з діаметром волокон і опором вентиляції звичайного фільтруючого середовища. Якщо більш конкретно, то високоефективний фільтр має діаметр волокон від часток мікрона до декількох мікронів, а опір вентиляції не перевищує 200 мм водяного стовпа. Крім того, слід зазначити, що оскільки даний винахід відрізняється тим, що фільтрування здійснюють таким чином, щоб змінити розподіл газрідина диму за допомогою нагрівання, то можна очікувати того ж ефекту навіть у тому випадку, коли нагрітий дим проходить крізь фільтруюче середовище, яке не нагрівають. У такому випадку стає можливим нагріти дим перед тим, як він пройде крізь фільтруюче середовище з тим, щоб змінити розподіл газ-рідина, а потім дим пропускають крізь фільтруюче середовище. Якщо більш точно, то можна встановити високоефективний фільтр одразу ж після конусу горіння. Наприклад, оскільки у випадку аерозольної сигарети, такої як AIRS (зареєстрована торгова марка), частина, що генерує дим, не рухається, то достатньо встановити високоефективний фільтр одразу ж слідом за частиною сигарети, що генерує дим. Крім того, якщо високоефективний фільтр застосовують в поєднанні з обгортковим матеріалом, що важко запалюється, то можна сформувати фільтруюче середовище, зробивши частину, що містить тютюн, досить короткою, оскільки природна швидкість горіння є низькою. Необхідно, щоб нагрівальний засіб, який застосовується в фільтрі для паління згідно з даним винаходом, міг контролювати температуру фільтруючого середовища в інтервалі від 100°С до 200°С. Температура фільтра може регулюватися двостадійним способом, наприклад, при температурі 200°С і 100°С. Фільтр для паління згідно з даним винаходом може також включати секцію охолодження. Крім того, фільтр для паління згідно з даним винаходом може також застосовуватися в поєднанні з активованим вугіллям, шаруватим фосфа том та іншими домішками. Відповідно до даного винаходу застосування вказаного нагрівання дозволяє випарувати необ 4 хідні компоненти, які складають аромат і/або смак тютюн у, і не випаровувати компоненти з високою температурою кипіння, а також селективно фільтрувати компоненти, що мають високу температуру кипіння. Короткий опис креслень На Фіг.1 показано, яким чином сигарета приєднується до фільтра для паління відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу. На Фіг.2 показана конструкція обладнання, що використовується для проведення експериментів по автоматичному палінню. На Фіг.3 наведена гістограма, що показує залежність між температурою фільтра та надходженням кожного компонента. На Фіг.4 наведена гістограма, що показує залежність між температурою фільтра і відношенням надходження нікотину до смоли (відношення N/T). На Фіг.5 наведена гістограма, що показує залежність між температурою фільтра і величиною пропускання кожного компонента. На Фіг.6 показано, яким чином інша сигарета приєднується до фільтра для паління відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу. На Фіг.7 наведений графік, що показує залежність між тиском пари кожного компонента та величиною їх пропускання. На Фіг.8 показано, яким чином фосфат цирконію додають до фільтра для паління відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу. На Фіг.9 наведена гістограма, що показує надходження нікотину і ароматичних амінів крізь фільтр для паління з фосфатом цирконію або без фосфа ту цирконію. На Фіг.10 показано, яким чином здійснюють двостадійний контроль у фільтрі для паління відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу. На Фіг.11 наведена гістограма, що показує надходження нікотину і ароматичних амінів крізь фільтр для паління, відповідно, з одностадійним контролюванням температури та двостадійним контролюванням температури. Найкращий спосіб здійснення винаходу Далі описуються приклади згідно з даним винаходом з посиланням на приведені креслення. На Фіг.1 показано, яким чином сигарета приєднується до фільтра для паління відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу. Як видно з Фіг.1, всередині фільтра для паління розміщений фільтр НЕРА (високоефективний фільтр для видалення частинок з повітря), який застосовують як високоефективний фільтр 2, і нагрівник 3, оточуючий високоефективний фільтр 2. Сигарета 10 закріплюється на кінці фільтра для паління 1. Під час паління високоефективний фільтр 2 нагрівається нагрівником 3. Експерименти по автоматичному розкурюванню сигарет проводять за допомогою обладнання, конструкція якого наведена на Фіг.2. Як показано на Фіг.2, позаду фільтра для паління 1, наведеного на Фіг.1, розміщують охолоджувач 20, температура якого становить 22°С, і кембріджський фільтр 3, а потім до системи приєднують машину 40 для автоматичного розкурювання сигарет. Сигарету 5 80442 без наконечника під'єднують до фільтра для паління 1 як сигарету 10. У конкретних умовах автоматичне розкурювання сигарети здійснюють, встановлюючи різні температури для високоефективного фільтра в інтервалі від 22°С (нагрівання відсутнє) до 300°С. Температур у фільтра підтримують постійною в процесі автоматичного розкурювання протягом 6 хв (6 затяжок). На Фіг.3 показана залежність між температурою фільтра і надходженням кожної з наступних речовин - смоли (Tar), нікотину (Nic), бензо[а]пірену (ВаР) та ароматичних амінів (Aas). У цьому випадку позначення "blank" (порожній), вказане на гістограмі, вказує на результат, для якого автоматичне розкурювання проводять при 22°С без фільтра НЕРА. Крім того, позначення "Н22" і т.п. вказує на температуру, встановлену для високоефективного фільтра (фільтра НЕРА). Фіг.3 показує, що хоча надходження кожного компонента невелике, коли температуру встановлюють на рівні 22°С, надходження кожного компонента зростає зі збільшенням температури високоефективного фільтра. Експериментальні дані показують властивості високоефективного фільтра, а саме: високоефективний фільтр видаляє практично 100% частинок і, за деяким винятком, пропускає практично всі компоненти з парової фази. Випаровування кожної з речовин -смоли, нікотину, бензо[а]пірену та ароматичних амінів збільшується зі зростанням температури, так що відбувається збільшення надходження кожного з вказаних компонентів. Оскільки компоненти тютюнового диму відрізняються один від одного за температурою випаровування, то потрібно очікувати, що компоненти з високою температурою кипіння можуть бути селективно видалені в тому випадку, коли високоефективний фільтр нагрівають відповідним чином, так що необхідні компоненти можуть бути випаровані, а висококиплячі компоненти не випаровуються. На Фіг.4 наведена гістограма, що показує залежність між температурою фільтра і відношенням надходження нікотину до смоли (відношення N/T). У смолі містяться тисячі компонентів, і ці компоненти відрізняються один від одного за температурою кипіння. У такому випадку смола та нікотин відрізнюються один від одного за величиною надходження в залежності від температури. Як видно з Фіг.4, найбільша величина відношення досягається в тому випадку, коли температура фільтра становить 125°С, при цьому вона у 8 разів перевищує відношення N/T для "порожнього" випадку. Іншими словами, можна забезпечити селективне пропускання необхідних компонентів, що складають аромат і/або смак тютюну, які мають температуру кипіння меншу, ніж температура нікотину, шля хом нагрівання фільтруючого середовища з тим, щоб відфільтрувати нелеткі компоненти в смолі. На Фіг.5 наведена гістограма, що показує залежність між температурою фільтра і мірою пронускання кожного компонента тютюнового диму. На Фіг.5 показане відносне пропускання кожної з речовин - смоли (Tar), нікотину (Nic), бензо[а]пірену (ВаР) та ароматичних амінів (Aas), при 6 цьому величину проникності для "порожнього" випадку беруть за 1. Нікотин ледве проникає крізь фільтр при температурі 22°С. Однак, пропускання нікотину зростає до величини приблизно 0,2 при 100°С, до величини приблизно 0,5 при 125°С і до величини приблизно 0,8 при 200°С, що відповідає значному збільшенню пропускання зі зростанням температури. У тому випадку, коли температуру фільтра НЕРА встановлюють на рівні 200°С або більше, нікотин не виявляється в фільтрі НЕРА, що можна пояснити тим, що весь нікотин проник крізь фільтр НЕРА. Проте, автори даного винаходу вважають, що частина нікотину, що пройшов, може осісти на стінках каналу, що призводить до втрат, так що пропускання при температурі 200°С або більше становить приблизно 0,8. Крім того, автори даного винаходу вважають, що причина того, що величина пропускання смоли, бензо[а]пірену та ароматичних амінів не досягає одиниці навіть при 300°С, полягає в їх недостатньому випаровуванні і втраті за рахунок осадження на стінках каналу. Якщо температуру фільтра встановлюють в інтервалі від 125°С до 150°С, то бензо[а]пірен і ароматичні аміни, які є небажаними при палінні, ледве проникають, а необхідні компоненти, які складають аромат і/або смак тютюну і мають температуру кипіння нижче, ніж температура кипіння нікотину, можуть проникати селективно. Крім того, вказаний вище ефект селективного пропускання може бути отриманий, якщо температуру фільтра встановлюють в інтервалі від 100°С до 200°С. У цьому випадку в приведених вище експериментах температуру фільтра підтримують постійною від першої затяжки до шостої затяжки. Проте, автори винаходу вважають, що схожий ефект може бути отриманий навіть в тому випадку, коли фільтр нагрівають до вказаної температури, наприклад, 125°С, лише протягом короткого проміжку часу під час кожної затяжки. Далі, конструкція, в якій сигарета 10 без кінчика кріпиться до фільтра для паління 1, показана на Фіг.1, а інша конструкція, в якій сигарета 11, що включає фільтр з активованого вугілля Па, кріпиться до фільтра для паління 1, показана на Фіг.6. У кожній конструкції високоефективне фільтруюче середовище нагрівають до 200°С протягом однієї затяжки, і збирають тютюновий дим, що проник. Зібраний тютюновий дим аналізують методом ІТ'МС з тим, щоб оцінити співвідношення між тиском пари та величиною пропускання для кожного компонента. Результати представлені на Фіг.7. У тому випадку, коли перед високоефективним фільтром не встановлюють фільтр з активованого вугілля, спостерігають тенденцію, відповідно до якої компонент, що має найбільший тиск пар, демонструє і найбільшу міру нижче за потоком фільтр встановлюють на відносно низьку температуру (100°С). У цьому випадку розташований вище за потоком фільтр слугує для селективного пронускання необхідних компонентів, які складають аромат і/або смак тютюну і температура кипіння яких нижче, ніж температура кипіння нікотину, в порівнянні з висококиплячими компонентами, в той 7 80442 час як розташований нижче за потоком фільтр слугує для селективної конденсації частини компонентів, що мають високу температуру кипіння, які пройшли крізь розташований вище за потоком фільтр. На Фіг.11 наведена гістограма, на якій наведені дані по надходженню нікотину та ароматичних амінів крізь фільтр при двостадійному контролюванні температури, в порівнянні з результатами при одностадійному контролюванні температури при 150°С (Н150), коли надходження нікотину практично співпадає з надходженням ароматичних амінів. Фіг.11 показує, що двостадійне контролювання температури здатне запобігти надходженню ароматичних амінів за рахунок селективної конденсації висококиплячих компонентів в розташованому нижче за потоком фільтрі без значної зміни 8 в надходженні нікотину. Ці результати показують ефективність контролювання компонентів диму шляхом багатоступінчастого контролю температури. Наведений вище опис охоплює випадок, коли проводять нагрівання високоефективного фільтруючого середовища (фільтра HEP А), яке дозволяє видалити практично 100% компонентів тютюнового диму у вигляді частинок, а також дозволяє практично повністю проникати компонентам тютюнового диму у вигляді пари. Однак, можна видалити приблизно 50% небажаних компонентів, таких як бензо[а]пірен і ароматичні аміни і при цьому пропустити практично всі компоненти, що складають аромат і/або смак тютюну, температура кипіння яких нижче, ніж температура кипіння нікотину. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 80442 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601