Гомогенизированный табачный материал с плавким липидом
Изобретение относится к нагреваемому генерирующему аэрозоль изделию для образования вдыхаемого аэрозоля, которое содержит образующий аэрозоль субстрат, представляющий собой гомогенизированный табачный материал, содержащий табак и воск, имеющий температуру плавления от 50°С до 150°С, причем общее содержание воска в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес, и воск равномерно распределен внутри гомогенизированного табачного материала. Технический результат заключается в облегчении переноса летучих компонентов внутри гомогенизированного табачного материала на его поверхность. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Настоящее изобретение относится к нагреваемому генерирующему аэрозоль изделию и гомогенизированному табачному материалу для использования в таком изделии. В частности, настоящее изобретение относится к гомогенизированному табачному материалу, имеющему плавкий липидный компонент для улучшения переноса летучих компонентов. Гомогенизированный табачный материал пригоден для использования в нагреваемом генерирующем аэрозоль изделии, например в таком, как курительное изделие типа «нагреваемое без сжигания».
Гомогенизированный табачный материал часто используется в производстве табачных продуктов. Этот гомогенизированный табачный материал обычно изготавливают из частей табачного растения, которые в меньшей степени пригодны для производства резаного наполнителя, например таких, как табачные стебли или табачная пыль.
Наиболее широко используемыми формами гомогенизированного табачного материала являются восстановленный табачный лист и литой лист. Процесс образования листов гомогенизированного табачного материала обычно включает в себя этап, на котором смешивают табачную пыль и связующее с образованием пульпы. Затем эту пульпу используют для образования табачного полотна. Например, табачное полотно может быть образовано путем литья вязкой пульпы на движущуюся металлическую ленту с получением так называемого литого листа. В качестве альтернативы, пульпа с низкой вязкостью и высоким содержанием воды может использоваться для получения восстановленного табака в процессе, сходном с производством бумаги.
В нагреваемом генерирующем аэрозоль изделии образующий аэрозоль субстрат нагревают до сравнительно низкой температуры, например приблизительно 350° по Цельсию, с целью образования вдыхаемого аэрозоля. С целью обеспечения возможности образования аэрозоля, гомогенизированный табачный материал предпочтительно имеет высокое относительное содержание веществ для образования аэрозоля и увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль. Гомогенизированный табачный материал содержит также никотин. Стержни, образованные из гомогенизированного табачного материала, которые пригодны для использования в качестве образующих аэрозоль субстратов в нагреваемых генерирующих аэрозоль изделиях, раскрыты в WO2012164009.
Для создания аэрозоля необходимо выделение веществ для образования аэрозоля из гомогенизированного табачного материала. С целью выделения необходима миграция указанных веществ для образования аэрозоля изнутри тела гомогенизированного табачного материала к поверхностям этого гомогенизированного табачного материала. Другие летучие компоненты, такие как никотин, также должны мигрировать изнутри тела гомогенизированного табачного материала, чтобы быть вовлеченными в аэрозоль. Может быть желательно повышение эффективности и скорости, с которыми вещества для образования аэрозоля выделяются из гомогенизированного табачного материала при нагреве.
Миграция веществ для образования аэрозоля и других летучих соединений внутри гомогенизированного табачного материала ограничена диффузией. Один путь повышения эффективности и скорости, с которыми выделяются вещества для образования аэрозоля, может состоять в повышении температуры, до которой нагревается гомогенизированный табачный материал, в результате чего улучшается диффузия. Однако этот путь может быть нежелательным, поскольку повышение температуры может приводить к выделению нежелательных соединений. Повышение температуры может также негативно повлиять на физические свойства образуемого аэрозоля, например на температуру аэрозоля или размер капель аэрозоля.
Еще один путь повышения эффективности и скорости, с которыми выделяются вещества для образования аэрозоля и другие летучие соединения при нагреве, может состоять в увеличении значения площади поверхности на единицу объема гомогенизированного табачного материала. Это может потребовать использования тонких листов гомогенизированного табачного материала. Однако гомогенизированный табачный материал имеет недостаточную прочность из-за высокой концентрации веществ для образования аэрозоля. Тонкие листы гомогенизированного табачного материала являются крайне неудобными в манипулировании и обработке.
В первом аспекте предложено нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие для образования вдыхаемого аэрозоля. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие содержит образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат представляет собой гомогенизированный табачный материал, содержащий табак и липид, имеющий температуру плавления от 50°C до 150°C. Общее содержание липида в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес, и липид равномерно распределен внутри гомогенизированного табачного материала. Липид представляет собой воск.
В еще одном аспекте может быть обеспечен гомогенизированный табачный материал, содержащий табак и липид, имеющий температуру плавления от 50°C до 150°C. Общее содержание липида в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес, и липид равномерно распределен внутри гомогенизированного табачного материала. Липид представляет собой воск.
Термин «гомогенизированный табачный материал» используется по всему настоящему описанию для обозначения любого табачного материала, образованного в результате агломерации частиц табачного материала. Листы или полотна из гомогенизированного табака образованы в результате агломерации табака в форме частиц, полученного путем помола или иного измельчения в порошок листовых пластин табака и/или черешков табачных листьев. В дополнение, гомогенизированный табачный материал может содержать незначительное количество одного или более из следующего: табачная пыль, тонкодисперсные табачные частицы и другие побочные продукты табака в форме частиц, образующиеся в процессе обработки, манипулирования и отгрузки табака. Липид равномерно распределен по всему гомогенизированному табачному материалу, что означает предпочтительное отсутствие отличимых друг от друга областей липида и табака при комнатной температуре. Вместо этого липид и табачные частицы полностью гомогенизированы.
При нагреве гомогенизированного табачного материала до температуры, превышающей температуру плавления липида, липидная часть в гомогенизированном табачном материале плавится, и в результате обеспечивается возможность образования мелких областей материала, которые находятся в жидком состоянии внутри твердой матрицы. Диффузионная способность летучих компонентов, таких как вещества для образования аэрозоля и никотин, является большей в жидкой фазе, чем в твердой фазе. После нагрева расплавленные липидные области способны действовать таким образом, чтобы облегчать перенос летучих компонентов внутри гомогенизированного табачного материала к его поверхности. Следовательно, при заданной температуре, превышающей температуру плавления липида, обеспечивается возможность улучшения переноса указанных летучих компонентов из гомогенизированного табачного материала в аэрозоль по сравнению с гомогенизированным табачным материалом, который не содержит липидную фазу.
Гомогенизированный табачный материал представляет собой один из наиболее дорогостоящих элементов нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия. Благодаря использованию гомогенизированного табачного материала, имеющего плавкий липидный компонент, описанный в данном документе, обеспечивается возможность использования меньшего количества табака при обеспечении эквивалентного выхода никотина или аэрозоля по сравнению с использованием гомогенизированного табачного материала без липидного компонента. Таким образом обеспечивается возможность сокращения затрат при обеспечении эквивалентных ощущений для потребителя.
Благодаря использованию гомогенизированного табачного материала, имеющего липидный компонент, обеспечивается также возможность повышения выхода никотина или аэрозоля по сравнению с гомогенизированным табачным материалом, имеющим такое же количество табака, но без плавкого липидного компонента.
Благодаря использованию гомогенизированного табачного материала, имеющего липидный компонент, как описано выше, обеспечивается возможность получения эквивалентных выходов никотина или аэрозоля при более низкой температуре по сравнению с гомогенизированным табачным материалом без липидного компонента. Таким образом обеспечивается возможность получения ряда преимуществ. Например, более низкая рабочая температура обеспечивает возможность увеличения периодов использования без необходимости в перезарядке батареи. В качестве еще одного примера, более низкая рабочая температура обеспечивает возможность использования меньшей батареи. В качестве еще одного примера, более низкая рабочая температура обеспечивает возможность уменьшения высвобождения нежелательных компонентов аэрозоля из гомогенизированного табачного материала.
Благодаря выбору липида с точкой плавления от 50°C до 150°C, гомогенизированный табачный материал является полностью твердым при окружающей температуре или при контакте с телом человека. Таким образом, гомогенизированный табачный материал способен иметь достаточную прочность при окружающей температуре для манипулирования и обработки. Гомогенизированный табачный материал способен сохранять свою форму и структуру, например, при переноске в кармане пользователя. Тем не менее, при нагреве во время использования обеспечивается возможность плавления части гомогенизированного табачного материала и возможность улучшения переноса летучих компонентов.
В случае использовании нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия может быть предпочтительно, чтобы образующий аэрозоль субстрат этого изделия присутствовал в форме стержня, изготовленного из гофрированного и собранного листа гомогенизированного табачного материала. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие может содержать множество компонентов, в том числе образующий аэрозоль субстрат. Эти компоненты могут быть объединены внутри обертки, такой как сигаретная бумага, с образованием стержня, имеющего подносимый ко рту конец и дальний конец, расположенный раньше по ходу потока относительно подносимого ко рту конца. Таким образом обеспечивается возможность достижения сходства нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия с обычной сигаретой. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие может содержать один или более других компонентов, таких как мундштучный фильтр и элемент для охлаждения аэрозоля.
Генерирующее аэрозоль изделие представляет собой изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль под действием тепла. Генерирующее аэрозоль изделие представляет собой негорючее генерирующее аэрозоль изделие. Негорючее генерирующее аэрозоль изделие выделяет летучие соединения без сгорания образующего аэрозоль субстрата.
Образующий аэрозоль субстрат способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозольное летучее соединение и могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. С целью использования гомогенизированного табачного материала в генерирующем аэрозоль изделии, в пульпу, которая образует литой лист, предпочтительно включают вещества для образования аэрозоля.
Липид представляет собой воск. Многие воски имеют температуру плавления в пределах конкретного диапазона. Воски представляют собой группу химических соединений, которые являются плавкими при окружающих температурах, но обычно плавятся при температурах свыше 45°C.
Указанный липид представляет собой воск, имеющий температуру плавления в диапазоне от 50°C до 150°C. Такие воски будт оставаться твердыми при окружащих температурах, но будут плавиться при нагреве. Предпочтительно, воск представляет собой натуральный воск растительного происхождения. Преимущество использования воска состоит в том, что прочность и стабильность гомогенизированного табачного материала при окружающей температуре будут, очевидно, легче сохраняться, чем в случае, если бы липид представлял собой жир с точкой плавления ниже 50 °С.
Может быть предпочтительно, чтобы воск имел диапазон температуры плавления, в котором нижняя температура диапазона является как можно более низкой, но при этом превышающей 50 °С. Например, может быть предпочтительно, чтобы воск имел диапазон температуры плавления с нижней температурой от 50 °С до 100 °С, предпочтительно от 55 °С до 80 °С, или от 60 °С до 75 °С. Снижение температуры плавления воска может приводить к усилению переноса летучих компонентов при нагреве.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать один или более восков, выбранных из перечня, состоящего из канделильского воска, карнаубского воска, шеллака, воска подсолнечника, рисовых отрубей и Revel A.
Воски имеют тенденцию показывать диапазон температуры плавления, а не конкретную температуру плавления. Примерами диапазонов температуры плавления для подходящих восков являются следующие:
Канделильский воск - диапазон температуры плавления 68,5-72,5°С
Карнаубский воск - диапазон температуры плавления 82-86°С
Шеллак - диапазон температуры плавления 80-100°С
Воск подсолнечника - диапазон температуры плавления 74-77°С
Рисовые отруби - диапазон температуры плавления 77-86°С
Revel A - температура плавления приблизительно 64°С.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать два или более липидов, имеющих разные температуры плавления или разные диапазоны температуры плавления. Таким образом обеспечивается возможность получения гомогенизированного табачного материала, содержащего области или фазы двух или более липидов, которые плавятся или разжижаются при разных температурах. Таким образом обеспечивается возможность оптимизации переноса летучих соединений между гомогенизированным табачным материалом и аэрозолем при нагреве. Например, гомогенизированный табачный материал может содержать два или более липидов, выбранных из перечня, состоящего из канделильского воска, карнаубского воска, шеллака, воска подсолнечника, рисовых отрубей и Revel A.
Общее содержание липида в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес. Например, общее содержание липида в гомогенизированном табачном материале может составлять от 7 весовых процентов до 12 весовых процентов в пересчете на сухой вес, например от 8 весовых процентов до 11 весовых процентов в пересчете на сухой вес, или приблизительно 10 весовых процентов в пересчете на сухой вес. Общее содержание липида может происходить из единственной разновидности липида. Общее содержание липида может происходить из двух или более разновидностей липида.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать табак в форме табачного порошка. Например, табачный материал может быть измельчен с образованием порошка, имеющего конкретный размер частиц. Таким образом, гомогенизированный табачный материал может содержать табачный порошок, в котором средний размер частиц порошка составляет от приблизительно 0,03 миллиметра до приблизительно 0,12 миллиметра, например от 0,05 миллиметра до 0,10 миллиметра. Табачный порошок может содержать смесь разных табаков. Считается, что тонкое измельчение до данного диапазона размера частиц обеспечивает преимущество, состоящее в возможности раскрытия клеточной структуры табака. Таким образом улучшается аэрозолизация летучих табачных веществ, таких как никотин, из собственно табака.
Гомогенизированный табачный материал по любому аспекту может содержать вещество для образования аэрозоля. С функциональной точки зрения, вещество для образования аэрозоля представляет собой компонент, который способен испаряться и транспортировать никотин и/или ароматизатор в аэрозоль при нагреве гомогенизированного табачного материала до температуры, превышающей конкретную температуру испарения вещества для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее соединение или смесь соединений, которое при использовании способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия является по существу стойким к термической деградации. Разные вещества для образования аэрозоля испаряются при разных температурах. Таким образом, вещество для образования аэрозоля может быть выбрано, исходя из его способности оставаться стабильным при или около комнатной температуры, но испаряться при более высокой температуре, например 40-450oC.
Вещество для образования аэрозоля может также иметь типовые свойства увлажнителя, что способствует поддержанию требуемого уровня влажности в гомогенизированном табачном материале. В частности, некоторые вещества для образования аэрозоля представляют собой гигроскопичные материалы, которые действуют как увлажнители.
Подходящие вещества для образования аэрозоля для включения в гомогенизированный табачный материал известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: одноатомные спирты, такие как ментол; многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот,такие как диметил додекандиоат, диметил тетракандиоат, эритритол, 1,3-бутиленнгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, трицетин, мезо-эритритол, диацетиновая смесь, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилваниллат, трибутирин, лаурила ацетат, лауриловая кислота, тетрадекановая кислота и пропиленгликоль.
Например, в случае, если гомогенизированный табачный материал согласно настоящему описанию предназначен для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата в нагреваемом генерирующем аэрозоль изделии, гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, составляющее от приблизительно 5 весовых процентов до приблизительно 30 весовых процентов в пересчете на сухой вес. Гомогенизированный табачный материал, предназначенный для использования в электрической генерирующей аэрозоль системе, имеющей нагревательный элемент, может предпочтительно содержать вещество для образования аэрозоля в количестве от приблизительно 5 процентов до приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала, например от приблизительно 10 процентов до приблизительно 15 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала. Для гомогенизированных табачных материалов, предназначенных для использования в электрической генерирующей аэрозоль системе, имеющей нагревательный элемент, вещество для образования аэрозоля может предпочтительно представлять собой глицерол (также известный как глицерин) или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой одно или более веществ для образования аэрозоля, выбранных из перечня, состоящего из пропиленгликоля, триэтиленгликоля, 1,3-бутандиола, глицерина, моноацетата глицерина, диацетата глицерина, триацетата глицерина, диметилдодекандиоата и диметилтетракандиоата.
Одно или более веществ для образования аэрозоля могут быть смешаны для получения преимущества, обусловленного одним или более свойствами смешиваемых веществ для образования аэрозоля. Например, триацетин может быть смешан с глицерином и водой для получения преимущества, обусловленного способностью триацетина транспортировать активные компоненты и увлажняющими свойствами глицерина.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать один или более связующих компонентов. Существует практическое ограничение по количеству связующего, которое может присутствовать в табачной пульпы и, следовательно, в гомогенизированном табачном материале, образованном путем литья пульпы. Это связано с тем, что связующие имеют тенденцию к гелеобразованию при вступлении в контакт с водой. Гелеобразование сильно влияет на вязкость пульпы, которая, в свою очередь, является важным параметром пульпы для последующих процессов изготовления полотна, например таких, как литье. Поэтому предпочтительно иметь сравнительно малое количество связующего в гомогенизированном табачном материале. В некоторых вариантах осуществления связующее может составлять от приблизительно 1 процента до приблизительно 5 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного материала. Связующее может представлять собой любые из камедей или пектинов, описанных в данном документе. Связующее обеспечивает возможность содействия тому, чтобы табак, например табачный порошок, оставался по существу распределенным по всему гомогенизированному табачному материалу.
Хотя могут использоваться любые связующие, предпочтительные связующе представляют собой натуральные пектины, такие как фруктовые, цитрусовые или табачные пектины; гуаровые камеди, такие как гидроксиэтиловый гуар и гидроксипропиловый гуар; камеди из бобов рожкового дерева, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропил-производные камеди из бобов рожкового дерева; альгинат; крахмалы, такие как модифицированные крахмалы или производные крахмалов; целлюлозы, такие как метил-, этил-, этилгидроксиметил- и карбоксиметилцеллюлоза; тамариндовая камедь; декстран; пуллалон; конжаковая мука; ксантановая камедь и т. п. Особо предпочтительным связующим является гуар.
Гомогенизированный табачный материал, содержащий табак, липид, вещество для образования аэрозоля и, необязательно, связующее, может иметь прочность, недостаточную для манипулирования и обработки с целью образования образующего аэрозоль субстрата для нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия. Это может иметь место, в частности, в случае, когда гомогенизированный табачный материал имеет высокое относительное содержание вещества для образования аэрозоля или высокое относительное содержание липида в пересчете на сухой вес, в случае, если липид имеет низкую температуру плавления, или в случае, если табак присутствует в форме тонкоизмельченного порошка. С целью достижения большей прочности, гомогенизированный табачный материал может содержать один или более дополнительных компонентов, таких как связующее и упрочняющий материал.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать упрочняющие волокна. Упрочняющие волокна могут иметь среднюю длину волокон от 0,2 мм до 4,0 мм. Упрочняющие волокна могут представлять собой целлюлозные волокна. В некоторых вариантах осуществления гомогенизированный табачный материал может содержать от 1 весового процента до 15 весовых процентов упрочняющих волокон в пересчете на сухой вес, например от 1,5 весового процента до 10 весовых процентов упрочняющих волокон в пересчете на сухой вес.
Включение волокон, таких как целлюлозные волокна, в гомогенизированный табачный материал повышает прочность при растяжении этого материала. Следовательно, благодаря добавлению упрочняющих волокон, обеспечивается возможность повышения упругости полотна гомогенизированного табачного материала. Таким образом поддерживается бесперебойность процесса производства гомогенизированного табачного материала и последующего манипулирования им во время изготовления генерирующих аэрозоль изделий. В свою очередь, это обеспечивает возможность повышения эффективности производства, эффективности затрат, воспроизводимости и скорости производства при изготовлении генерирующих аэрозоль изделий и других курительных изделий.
Целлюлозные волокна для включения в гомогенизированный табачный материал известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: волокна древесины мягких пород, волокна древесины твердых пород, джутовые волокна, льняные волокна, табачные волокна и их комбинации. В дополнение к получению пульпы, целлюлозные волокна могут быть подвергнуты подходящим видам обработки, таким как рафинирование, механическое получение пульпы, химическое получение пульпы, обесцвечивание, сульфатное получение пульпы и их комбинация.
Частицы волокна могут включать в себя материалы табачного стебля, черешки или другие растительные табачные материалы. Предпочтительно, волокна на основе целлюлозы, такие как древесные волокна, имеют низкое содержание лигнина. Вместе с вышеуказанными волокнами или в качестве альтернативы ими могут использоваться альтернативные волокна, такие как растительные волокна, в том числе пенька и бамбук.
Один важный фактор, который следует учитывать для упрочняющих волокон, представляет собой длину волокон. В случае слишком коротких волокон эти волокна не будут эффективно способствовать повышению прочности на растяжение готового гомогенизированного табачного материала. В случае слишком длинных волокон эти волокна могут негативно влиять на однородность гомогенизированного табачного материала. Размер волокон в гомогенизированном табачном материале, содержащем табачный порошок, имеющий средний размер частиц от приблизительно 0,03 миллиметра до приблизительно 0,12 миллиметра и связующее в количестве от приблизительно 1 процента до приблизительно 3 процентов в пересчете на сухой вес пульпы, предпочтительно составляет от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 4 миллиметров. Предпочтительно, средний размер волокон составляет от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 3 миллиметров. Предпочтительно, данное дополнительное уменьшение обеспечивают посредством этапа рафинирования. В настоящем изобретении под «размером» волокна понимается длина волокна, т.е. длина волокна в преобладающем направлении волокна. Кроме того, согласно настоящему изобретению, количество волокон предпочтительно составляет от приблизительно 1 процента до приблизительно 3 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса гомогенизированного табачного материала. Волокна, имеющие средний размер от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 4 миллиметров, существенно не замедляют выделение веществ из тонкоизмельченного табачного порошка в случае, если гомогенизированный табачный материал используется в качестве генерирующего аэрозоль субстрата в генерирующем аэрозоль изделии. Упрочняющие волокна могут быть введены в табачную пульпу и, следовательно, в гомогенизированный табачный материал, в виде рассыпных волокон.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать упрочняющий материал в виде непрерывного упрочняющего материала, включенного в гомогенизированный табачный материал. Непрерывный упрочняющий материал может быть включен в табачную пульпу во время образования гомогенизированного табачного материала. Непрерывный упрочняющий материал предпочтительно представляет собой пористый упрочняющий лист.
Упрочняющий лист должен быть достаточно пористым для того, чтобы табачная пульпа проникла в пористый упрочняющий лист до высыхания пульпы, и таким образом упрочняющий лист оказался включенным в гомогенизированный табачный материал. Предпочтительно, пористый упрочняющий лист инкапсулируют внутри высушенной гомогенизированной пульпы с образованием гомогенизированного табачного материала. В качестве альтернативы, пористый упрочняющий лист может именоваться пористой упрочняющей матрицей. Пористый упрочняющий лист может представлять собой пористый волоконный лист или пористую волоконную матрицу, такую как пористый целлюлозный лист или бумажный лист, или пористый тканый материал.
Предпочтительный непрерывный упрочняющий материал может представлять собой пористый упрочняющий лист, образованный из целлюлозы. Однако могут использоваться и другие материалы. Например, пористый упрочняющий лист может представлять собой лист, который может быть описан как пористый волоконный лист или пористая волоконная матрица. Волокна указанного листа могут быть образованы из других полимерных материалов, таких как полиэтилен, сложный полиэфир, полифениленсульфид или полиолефин. Указанные волокна могут быть образованы из натуральных материалов, таких как хлопок.
Благодаря включению упрочняющего листа в гомогенизированную пульпу, обеспечивается возможность повышения прочности при растяжении готового гомогенизированного табачного материала до уровня, достаточного для того, чтобы указанный материал был способен иметь высокое относительное содержание липидной фазы. Благодаря включению упрочняющего листа в гомогенизированную пульпу, обеспечивается возможность повышения прочности при растяжении готового гомогенизированного табачного материала до уровня, достаточного для того, чтобы указанный материал был способен содержать липидную фазу с низкой температурой плавления.
Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать воду. Гомогенизированный табачный материал согласно любому аспекту может содержать нетабачные ароматизаторы, такие как ментол.
Способ образования гомогенизированного табачного материала согласно любому вышеописанному аспекту может включать в себя этапы, на которых образуют гомогенизированную пульпу, содержащую табак, например табачный порошок, и порошкообразный липид, имеющий температуру плавления от 50 °С до 150 °С; выполняют литье гомогенизированной пульпы на движущуюся ленту; и сушат литую гомогенизированную пульпу с образованием гомогенизированного табачного материала. Порошкообразный липид представляет собой порошкообразный воск. Гомогенизированная пульпа может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Гомогенизированная пульпа может дополнительно содержать упрочняющие волокна. В подлежащую сушке пульпу перед сушкой этой пульпы может быть включен непрерывный упрочняющий лист. Гомогенизированная пульпа может дополнительно содержать связующее. Гомогенизированная пульпа может дополнительно содержать воду.
Пульпа может быть нагрета до температуры, превышающей температуру плавления липида, и затем охлаждена до температуры, меньшей температуры плавления липида, перед литьем пульпы. Таким образом обеспечивается возможность содействия равномерному распределению липида внутри гомогенизированного табачного материала.
Гомогенизированную пульпу получают путем перемешивания различных компонентов пульпы. Предпочтительно, чтобы перемешивание пульпы осуществлялось с помощью высокоэнергетического смесителя или смесителя с высоким усилием сдвига. Такое перемешивание приводит к разрушению и равномерному распределению различных фаз пульпы.
В некоторых вариантах осуществления пульпа может быть образована путем смешения табачной порошковой смеси различных типов табака со связующим. Таким образом обеспечивается возможность регулирования ароматом гомогенизированного табачного материала путем смешения различных табаков.
В случае использования связующего, это связующее предпочтительно добавляют в пульпу в количестве, составляющем от приблизительно 1 процента до приблизительно 5 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса пульпы. Готовый гомогенизированный табачный материал содержит примесное связующее в количестве от приблизительно 1 процента до приблизительно 5 процентов в пересчете на сухой вес от общего веса гомогенизированного табачного материала.
Способ может включать в себя этап приложения вибраций к пульпе. Благодаря приложению вибраций к пульпе, т.е., например, приложению вибраций к резервуару или емкости, в которой находится пульпа, обеспечивается возможность содействия гомогенизации пульпы. Благодаря приложению вибраций одновременно с перемешиванием, обеспечивается возможность сокращения времени перемешивания, требующегося для доведения гомогенности пульпы до целевого значения, оптимального для литья.
Полотно из гомогенизированного табачного материала предпочтительно образуют с помощью процесса литья того типа, который обычно включает в себя литье гомогенизированной пульпы на движущуюся опорную поверхность, такую как движущаяся лента. Предпочтительно, влажность указанного литого полотна табачного материала при литье составляет от приблизительно 60 процентов до приблизительно 80 процентов от общего веса табачного материала при литье. Предпочтительно, способ изготовления гомогенизированного табачного материала включает в себя этап, на котором сушат указанное литое полотно и наматывают указанное литое полотно, причем влажность указанного литого полотна при намотке составляет от приблизительно 7 процентов до приблизительно 15 процентов в пересчете на сухой вес полотна табачного материала. Предпочтительно, влажность указанного гомогенизированного табачного полотна при намотке составляет от приблизительно 8 процентов до приблизительно 12 процентов в пересчете на сухой вес гомогенизированного табачного полотна.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
- на фиг. 1 показана схема способа изготовления гомогенизированного табачного материала согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения.
В известном из уровня техники типовом процессе изготовления полотна из восстановленного табачного материала, табачный порошок или пыль смешивают с целлюлозными волокнами, связующим и водой с образованием пульпы. Затем осуществляют литье пульпы на движущуюся ленту и сушат пульпу с образованием полотна материала. Такие способы хорошо известны специалистам в данной области техники. Пульпа может дополнительно содержать другие компоненты, например вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин. Целлюлозные волокна и связующее влияют на прочность готового гомогенизированного табачного материала. Полотно, предназначенное для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата в нагреваемом генерирующем аэрозоль изделии, может содержать конкретную табачную смесь и иметь высокое относительное содержание вещества для образования аэрозоля. Таким образом, полотно может иметь низкую собственную прочность. Прочность такого полотна может быть повышена путем увеличения количества целлюлозных волокон и связующего.
На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления гомогенизированного табачного материала согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения. На первом этапе способа осуществляют выбор 101 типов табака и сортов табака, подлежащих использованию в табачной смеси для изготовления гомогенизированного табачного материала. Типы табака и сорта табака, используемые в настоящем способе, представляют собой, например, светлый табак, темный табак, ароматический табак и наполнительный табак.
Дополнительно, способ включает в себя этап 102, на котором осуществляют грубое измельчение табачных листьев.
После этапа 102 грубого измельчения осуществляют этап 103 тонкого измельчения. На этапе тонкого измельчения уменьшают средний размер табачных частиц до величины, составляющей от приблизительно 0,03 миллиметра до приблизительно 0,12 миллиметра. На этапе 103 тонкого измельчения уменьшают размер частиц табака до размера частиц порошка, подходящего для приготовления пульпы. После этапа 103 тонкого измельчения табачные клетки оказываются по меньшей мере частично разрушенными, и табачный порошок может стать липким.
Липид может быть включен в пульпу в форме твердой фазы или в форме жидкой фазы. Может быть предпочтительно добавление липида к пульпе в форме твердых частиц. Затем пульпа может быть нагрета до температуры, превышающей температуру плавления липида, после образования пульпы, но до ее литья, для равномерного распределения липида по всей пульпе. Если пульпа нагрета до температуры, превышающей температуру плавления липида, предпочтительно охлаждение пульпы до температуры приблизительно 40 °С перед литьем и сушкой.
Таким образом обеспечивается возможность смешения измельченного табачного порошка с порошкообразным липидом, веществом для образования аэрозоля, связующим и водой для образования пульпы 104. Липид предпочтительно представляет собой один или более восков, выбранных из перечня, состоящего из канделильского воска, карнаубского воска, шеллака, воска подсолнечника, рисовых отрубей и Revel A. Предпочтительно, вещество для образования аэрозоля содержит глицерин, и, предпочтительно, связующее содержит гуар
Предпочтительно, этап 104 образования пульпы включает в себя также этап перемешивания, на котором все ингредиенты пульпы перемешивают между собой в течение определенного промежутка времени. На этапе перемешивания используют смеситель с высоким усилием сдвига. Затем осуществляют литье 105 пульпы на движущуюся опору, такую как стальная конвейерная лента. Литье пульпы предпочтительно осуществляют с помощью литьевого лезвия. Затем литую пульпу сушат 106 с образованием гомогенизированного табачного полотна. Этап 106 сушки включает в себя сушку литого полотна с помощью пара и нагретого воздуха. Предпочтительно, сушку с помощью пара осуществляют с той стороны литого полотна, которая находится в контакте с опорой, тогда как сушку с помощью нагретого воздуха осуществляют со свободной стороны литого полотна.
Предпочтительно, по завершении этапа 106 сушки удаляют гомогенизированное табачное полотно с опоры 107. Гомогенизированное табачное полотно предпочтительно наматывают на один или более рулонов на этапе 108 намотки, например, с образованием одного исходного рулона. Этот исходный рулон можно затем использовать для изготовления рулонов меньшего размера с помощью процесса продольной резки и образования рулонов меньшего размера. Указанные рулоны меньшего размера можно затем использовать для изготовления генерирующего аэрозоль изделия (не показано).
Полотно из гомогенизированного табачного материала может использоваться для образования образующих аэрозоль субстратов для использования в генерирующих аэрозоль изделиях. Например, лист из гомогенизированного табачного материала может быть собран с образованием стержня образующего аэрозоль субстрата для использования в нагреваемом генерирующем аэрозоль изделия.
Эксперимент 1 - Гомогенизированный табачный материал, содержащий воски
С целью оценки улучшений в переносе летучих компонентов в результате включения липидных компонентов в гомогенизированный табачный материал, был образован ряд гомогенизированных табачных материалов, содержащих липиды с разной температурой плавления, и было произведено их сравнение с контрольным гомогенизированным табачным материалом, не содержащим липида.
Контрольный гомогенизированный табачный материал содержал 65 вес.% табачного порошка, 20 вес.% глицерина, 10 вес.% воды, 3 вес.% гуара и 2 вес.% целлюлозных волокон в качестве упрочняющего материала. Контрольный гомогенизированный табачный материал был образован путем перемешивания указанных компонентов с получением пульпы, литья этой пульпы и сушки пульпы.
Испытуемый материал был образован с использованием компонентов, идентичных контрольному материалу, но при изменении относительного содержания вещества для образования аэрозоля и табачного порошка и включении канделильского воска. Другие компоненты гомогенизированного табачного материал остались неизмененными. Таким образом, был образован первый гомогенизированный табачный материал, содержащий 63 вес.% табачного порошка, 12 вес.% липида в форме канделильского воска и 10 вес.% вещества для образования аэрозоля в форме глицирина. Канделильский воск имел номер CAS 8006-44-8 (номер в реестре Химической реферативной службы (Chemical abstracts service, CAS)) и его температура плавления составляла 68,5-72,5 °С.
Гомогенизированный табачный материал, содержащий канделильский воск, был образован согласно тому, как описано выше. Более конкретно, канделильский воск был смешан с табачным порошком, гуаровым связующим, водой, целлюлозными волокнами и глицерином и было произведено перемешивание с образованием пульпы. Пульпа была затем нагрета до температуры 75 °С, т.е. выше температуры плавления канделильского воска, и перемешана с образованием гомогенизированной пульпы. Эта пульпа была затем охлаждена до температуры 40 °С, подвергнута литью и высушена с образованием листа гомогенизированного табачного материала.
Дополнительные испытуемые материалы, образованные по существу идентичным образом, содержали Revel A (CAS 68956-68-3), карнаубский воск (CAS 8015-86-9) и рисовые отруби (CAS 8016-60-2) вместо канделильского воска. В каждом случае пульпа была нагрета до температуры, немного превышающей температуру плавления воска, и перемешана при этой температуре. Например, при изготовлении образца Revel A пульпа была нагрета до 65 °С для перемешивания и затем охлаждена до 40 °С для литья.
Нагреваемые генерирующие аэрозоль изделия были образованы с использованием указанного контрольного гомогенизированного табачного материала (контрольное изделие) и указанных четырех разных испытуемых гомогенизированных табачных материалов (испытуемые изделия А, В, С и D). Каждое из указанных разных нагреваемых генерирующих аэрозоль изделий было подвергнуто курению при условиях, предписанных Министерством здравоохранения Канады, и была определена степень переноса никотина и глицерина. Уровни глицерина определялись согласно способу № 60, рекомендованному CORESTA (Центром сотрудничества в области научных исследований, связанных с табаком). Уровни никотина определялись согласно ISO10315. Степень переноса определялась как (количество вещества, доставленное в аэрозоль)/(количество вещества, присутствующее в гомогенизированном табачном материале). В качестве альтернативы, степень переноса может именоваться эффективностью переноса. Результаты приведены в таблице ниже.
| Степень переноса глицерина | Степень переноса никотина | |
| Контрольное изделие - гомогенизированный табачный материал содержит 20% глицерина и 65% табака | 5,01% | 18,05% |
| Испытуемое изделие А - гомогенизированный табачный материал содержит 10% глицерина, 12% канделильского воска и 63% табака | 7,52% | 21,91% |
| Испытуемое изделие В - гомогенизированный табачный материал содержит 10% глицерина, 12% Revel A и 63% табака | 7,79% | 21,87% |
| Испытуемое изделие С - гомогенизированный табачный материал содержит 10% глицерина, 12% карнаубского воска и 63% табака | 7,49 | 21,73% |
| Испытуемое изделие D - гомогенизированный табачный материал содержит 10% глицерина, 12% рисовых отрубей и 63% табака | 6,67% | 20,47% |
Хорошо видно, что при идентичных условиях курения гомогенизированные табачные материалы, имеющие липидный компонент, показали более высокую степень переноса глицерина и более высокую степень переноса никотина, чем контрольный гомогенизированный табачный материал, не имеющий липидного компонента.
1. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие для образования вдыхаемого аэрозоля, содержащее образующий аэрозоль субстрат, представляющий собой гомогенизированный табачный материал, содержащий табак и воск, имеющий температуру плавления от 50°С до 150°С, причем общее содержание воска в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес, и воск равномерно распределен внутри гомогенизированного табачного материала.
2. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 1, в котором гомогенизированный табачный материал содержит один или более восков, выбранных из перечня, состоящего из канделильского воска, карнаубского воска, шеллака, воска подсолнечника, рисовых отрубей и Revel A.
3. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором табак представляет собой табачный порошок, имеющий средний размер частиц от 0,03 мм до 0,12 мм.
4. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, также содержащее одно или более веществ для образования аэрозоля.
5. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 4, в котором указанные одно или более веществ для образования аэрозоля представляют собой одно или более веществ для образования аэрозоля, выбранных из перечня, состоящего из пропиленгликоля, триэтиленгликоля, 1,3-бутандиола, глицерина, моноацетата глицерина, диацетата глицерина, триацетата глицерина, диметилдодекондиоата и диметилтетракандиоата.
6. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 4 или 5, в котором общее содержание указанных одного или более веществ для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 20 весовых процентов в пересчете на сухой вес.
7. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором образующий аэрозоль субстрат представляет собой стержень, образованный из собранного листа гомогенизированного табачного материала.
8. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, также содержащее упрочняющие волокна.
9. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 8, в котором упрочняющие волокна имеют среднюю длину волокон от 0,2 мм до 4,0 мм.
10. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 8 или 9, в котором гомогенизированный табачный материал содержит от 1 весового процента до 10 весовых процентов упрочняющих волокон в пересчете на сухой вес.
11. Гомогенизированный табачный материал для использования в качестве образующего аэрозоль субстрата в нагреваемом генерирующем аэрозоль изделии по любому из предыдущих пунктов, в котором гомогенизированный табачный материал содержит табак и воск, имеющий температуру плавления от 50°С до 150°С, причем общее содержание воска в гомогенизированном табачном материале составляет от 5 весовых процентов до 15 весовых процентов в пересчете на сухой вес, и воск равномерно распределен внутри гомогенизированного табачного материала.
12. Способ изготовления гомогенизированного табачного материала по п. 11, включающий в себя этапы, на которых: образуют пульпу, содержащую табак, порошкообразный воск и воду; гомогенизируют пульпу; и выполняют литье и сушку пульпы с образованием гомогенизированного табачного материала, причем порошкообразный воск имеет температуру плавления от 50°С до 150°С.
13. Способ по п. 12, в котором пульпу нагревают до температуры, превышающей температуру плавления воска, и затем охлаждают до температуры, меньшей температуры плавления воска, перед литьем пульпы.
