Фильтр для сигарет

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при изготовлении сигарет с комбинированными фильтрами, содержащими прослойки с сорбентами, улавливающими часть токсических продуктов пиролиза табака. Фильтр для сигарет состоит из отдельных частей, выполненных из волокон органического полимера с адсорбирующим средством между этими частями, в качестве которого используют дигидрокверцетин в количестве 4-40 мг/сигарету. При этом дигидрокверцетин может быть использован в виде тонко измельченного порошка с размером частиц 5-20 мкм или гранул с диаметром не более 0,2 мм. Фильтр эффективно поглощает из сигаретного дыма окись углерода, окись азота, смолу, никотин, канцерогенные металлы и летучие N-нитрозосоединения, что позволяет существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов и снизить риск заболевания раком легкого. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками.

Вещества, образующиеся при пиролизе табака и вдыхаемые курильщиками, обладают широким спектром вредного воздействия.

В процессе курения образуются также свободные радикалы. Исследования показывают, что свободные радикалы обладают мутагенными свойствами, способствуют образованию рака дыхательных путей, сердечно-сосудистым заболеваниям. Известные в настоящее время фильтры для сигарет недостаточно эффективно сорбируют содержащиеся в табачном дыме токсические вещества, поэтому задача усовершенствования таких фильтров является актуальной.

Известны различные фильтры, уменьшающие содержание токсических веществ в табачном дыме, выполненные из волокон органического полимера, например ацетатного, целлюлозного или ацетатцеллюлозного волокна с нанесенными на него или размещенными между волокнами веществами (добавками), обладающими адсорбционными свойствами. В качестве таких веществ могут использоваться простые вещества типа растворимых в воде солей двухвалентных металлов (например, ацетат железа, ацетат меди, сульфат цинка и т.д.), легко связывающих никотин (Патент США №4397321, кл. А24D 15/28, 1983), и органических кислот (например, салициловая), связывающих содержащиеся в табачном дыме альдегиды (Патент РФ №2045921, кл. А24D 3/16, 1995). Адсорбирующие вещества, входящие в состав табачных фильтров, могут быть сложными синтетическими веществами или веществами природного происхождения. Известны фильтры, содержащие добавку полисахаридов для снижения мутагенного эффекта конденсата табачного дыма (Патент РФ №2096005, кл. А24D 3/08, 1997). Известны фильтры, в состав которых входят в качестве адсорбентов биологические добавки, например, мицеллий Polyporaceae bacidiomycetes (Патент США №4735218, кл. А24D 3/08, 1988) или водоросли хлорелла и спирулина в сочетании с активированным углем (Патент США №4756319, кл. А24D 3/14, 1988), которые повышают эффективность сорбции ароматических углеводородов.

Известен фильтр для сигарет, содержащий комбинированную добавку, нанесенную на волокна бумажного полотна, состоящую из твердого и жидкого сорбентов, в качестве жидкого сорбента применяют водный раствор сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра, а твердым сорбентом является порошкообразная гидроокись кальция в количестве 9-18% к массе фильтра (Патент РФ №2197877, кл. А24D 3/06, опубл. 10.02.2003).

Известный фильтр позволяет комплексно удалять вредные компоненты из твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма, однако он недостаточно полно улавливает N-нитрозосоединения.

Наиболее ближайшим к заявляемому фильтру - прототипом является фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей (секций) и размещенного между этими секциями адсорбирующего средства в виде лигнина в количестве 22-66 мг/сигарету. (Патент РФ №2010545, кл. А24D 3/14, опубл. 15.04.94). Известный фильтр позволяет снизить в табачном дыме содержание смолы, никотина, окиси углерода и летучих нитрозаминов в среднем на 20,2% - по смоле; на 68,5% - по никотину; на 58,8% - по окиси углерода и на 87,5% - по летучим нитрозаминам. Лигнин является одним из основных структурных компонентов растений, особенно древесины. Известный фильтр недостаточно эффективно улавливает вредные компоненты твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма, в частности окись азота.

Технической задачей изобретения является повышение избирательной селективной способности фильтра к улавливанию токсических компонентов сигаретного дыма.

Поставленная техническая задача достигается тем, что фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей, выполненных из волокон органического полимера с адсорбирующим средством между этими частями, в качестве адсорбирующего средства содержит дигидрокверцетин (ДКВ) в количестве 4-40 мг/сигарету. При этом ДКВ может быть использован в виде тонко измельченного порошка с размером частиц 5-20 мкм или гранул с диаметром не более 0,2 мм.

Дигидрокверцетин (ДКВ) - флавоноид природного происхождения, обладающий широким спектром биологической активности, в частности обладающий высочайшей степенью антиоксидантной активности, естественный консервант, источник витамина Р. Структура ДКВ, получаемого путем механического размола, практически не содержит измененных элементов и наиболее соответствует ДКВ в его природном состоянии.

Предложенный фильтр для сигарет конструктивно может быть выполнен всеми известными технологическими способами, которые используются при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками.

Сигареты изготавливают из табачной мешки, максимально приближенной к производственной для сигарет полного вкуса, с использованием высокотлеющей сигаретной бумаги, перфорированного ободка и целлюлозного, ацетатцеллюлозного или ацетатного фильтра длиной 20 мм. В состав фильтра вводят дополнительной прослойкой дигидрокверцетин в виде порошка, преимущественно в количестве 4-25 мг/сигарету, или гранул, преимущественно в количестве 10-40 мг/сигарету. Контролем служат сигареты, изготовленные из этой же табачной мешки, с такой же сигаретной обводковой бумаги и такими же фильтрами без введения дигидрокверцетина.

Затем каждую партию сигарет выдерживают в климатических шкафах и рассортировывают на специальных весах по массе на несколько групп. После этого все группы сигарет пропускают через прибор по определению сопротивления затяжки и к проведению исследований токсичности дыма отбирают только те сигареты, колебание сопротивления затяжки которых составляет не более ±5% от среднего значения.

Затем определяют содержание влажного и сухого конденсата в дыме сигарет, окиси углерода, смолы, никотина, окиси азота и летучих нитрозаминов.

Определяющим отличием заявляемого фильтра является использование в качестве адсорбирующего средства порошкообразного или гранулированного дигидрокверцетина в экспериментально подобранном оптимальном количестве 4-40 мг/сигарету, что позволяет расширить спектр канцерогенных и токсичных веществ, поглощаемых из табачного дыма, и существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Провели исследование эффективности улавливания токсичных компонентов сигаретного дыма (никотина, смолы, окиси углерода, окиси азота) исследуемыми фильтрами с порошкообразным ДКВ.

Для этой цели лабораторным способом была изготовлена партия сигарет (150 штук) с комбинированными фильтрами, в которых между первой (наружная) и второй (внутренней) секцией, выполненных из ацетатного волокна, разместили прослойку сорбента в виде порошкообразного ДКВ в количестве 4-25 мг/сигарету. Сигареты прокуривали согласно требованиям ИСО на стандартный кембриджский фильтр. Содержимое кембриджского фильтра элюировали в абсолютном этиловом спирте. Содержание никотина в элюате определяли спектрофотометрически при длине волны 259 нм. Содержание смолы определяли расчетным методом по разнице между количеством сухого конденсата и никотина. Определение окиси углерода проводили на газоанализаторе фирмы "Боргвальд" спектрофотометрическим методом в инфракрасной области спектра. Для определения количества летучих N-нитросоединений и окиси азота использовали жидкостные ловушки с цитратно-фосфатным буфером (рН 4,5), содержащим 20 мМ аскорбиновой кислоты.

Курительные свойства сигарет оценивали методом дегустации, путем сравнения опытных и контрольных образцов по стобальной системе, согласно методике, утвержденной Всероссийским НИИ табака, махорки и табачных изделий в 1997 г. Результаты исследований представлены в табл.1.

Пример 2.

Эффективность улавливания токсичных компонентов сигаретного дыма исследовали на ацетатцеллюлозных фильтрах аналогично примеру 1, за исключением того, что ДКВ использовали в виде гранул с диаметром 0,1-0,2 мм, в количестве 10-40 мг на сигарету.

Результаты исследований представлены в табл.1.

Результаты исследований показали, что при использовании дигидрокверцетина в качестве дополнительного сорбента в фильтре содержание сухого дымоконденсата, смолы, никотина, окиси углерода, окиси азота и летучих нитрозаминов значительно снижается в среднем на 88,3% по дымоконденсату; на 61,7% - по смоле; на 44,9% - по никотину; на 64,7% - по окиси углерода; на 56,9% по окиси азота и на 82,7% - по летучим нитрозаминам.

Таким образом, исследования по изучению влияния сухого дигидрокверцетина (в виде тонко измельченного порошка или гранул) на токсичность дыма сигарет показали, что ДКВ обладает высокой поглощающей способностью и увеличивает адсорбирующую способность фильтров по отношению к смоле на 41,5%, к окиси углерода - на 5,9%, окиси азота - на 56,9% по сравнению с прототипом.

Высокая поглотительная и селективная способность ДКВ к исследованным химическим соединениям объясняется следующими его особенностями химической и физической структуры, а также самим механизмом фильтрации табачного дыма.

В процессе фильтрации дыма участвуют два основных механизма: диффузия и прямое улавливание частиц дыма, размер которых находится в диапазоне 0,1-1,0 мкм.

Окись углерода, канцерогенные летучие N-нитрозосоединения, окись азота (NO) находятся в дыме в состоянии газовой фазы и поэтому взаимодействуют со структурными элементами ДКВ (фенольными соединениями), которые обладают высокой способностью ингибировать образование свободных радикалов и реакцию нитрозирования. С другой стороны, имея большую поглотительную поверхность, ДКВ эффективно поглощает ионы металлов, которые осаждаются на частичках дыма, поглощаемых прямым улавливанием частиц. Так как ДКВ - твердый сорбент, то он, естественно, создает падение давления, что, в свою очередь, увеличивает удаление смол из главной струи дыма.

В газовой фазе сигаретного дыма самым негативным свободным радикалом является окись азота (NO), которая в процессе курения принимает участие в последовательности реакций, в результате которых образуются двуокись азота, изопреновые радикалы, перекисные и алкоксильные радикалы. В смоле сигаретного дыма содержатся микроэлементы, которые также вовлекаются во многие реакции с образованием свободных радикалов.

По сравнению с известными фильтрами, предлагаемый фильтр для сигарет, выполненный из целлюлозного, ацетатцеллюлозного или ацетатного волокна с адсорбирующим ДКВ, эффективно поглощает окись углерода, окись азота, смолу, никотин, канцерогенные металлы и летучие N-нитрозосоединения, что позволяет существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов на клетки легких и снизить риск заболевания раком легкого.

Таким образом, предлагаемый фильтр, сохраняя вкусовые качества известных сигарет, позволяет снизить риск заболевания злокачественными новообразованиями, связанными с курением.

Достоинством предложенного фильтра является также и то, что технология его изготовления довольно проста, так как введение ДКВ осуществляется простым заполнением выделенного для этой цели объема фильтра, что снижает стоимость сигарет.

Таблица Фильтр для сигарет
№ примера	Содержание ДКВ, мг/сиг	Содержание компонентов табачного дыма, мг/сиг
Конденсат	Смола	Никотин	СО	NO	Летучие нитрозамины
Контроль	-	11,84	19,8	1,38	11,57	350	78
Пример 1, порошкообразный ДКВ	4	1,53	8,7	0,82	4,36	176	14,1
25	1,35	7,1	0,79	4,06	157	13,6
Пример 2, гранулированный ДКВ	10	1,44	7,8	0,80	4,21	151	13,8
40	1,19	6,7	0,61	3,67	120	12,4

1. Фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей, выполненных из органического полимерного целлюлозосодержащего или ацетатного волокна, и размещенного между этими частями адсорбирующего средства, отличающийся тем, что в качестве адсорбирующего средства используют дигидрокверцетин в виде порошка или гранул в количестве 4-40 мг на сигарету.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что дигидрокверцетин в виде порошка используют в количестве 4-25 мг на сигарету, а в виде гранул - в количестве 10-40 мг на сигарету.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что размер частиц порошкообразного дигидрокверцетина составляет 5-20 мкм, а диаметр гранул - 0,1-0,2 мм.