吸烟制品用的烟雾生成材料 本发明涉及一种吸烟制品 (smoking article) 用的烟雾生成材料。特别地， 本发 明涉及用于包括包封的稀释剂的吸烟制品的烟雾生成材料、 制造该烟雾生成材料的方法以 及含有该材料的产品。
吸烟制品比如香烟中含有稀释剂是很常见的。 稀释剂是在吸烟过程中会蒸发及转 化成为烟雾状主流烟的化合物。它们通常选择为可以基本完全转化成为烟雾。烟的其他组 分 ( 在含烟草吸烟制品的情况下是源自烟草的组分， 或者在不含烟草的吸烟制品情况下是 尼古丁和 / 或调味组分 ) 因而通过这个手段得以 “稀释” 。
香烟在其嘴端可包括过滤器， 烟丝条 (tobacco rod) 包括可抽吸的填料， 香烟纸 围绕烟丝条包裹。当稀释剂存在于可抽吸的填料中时， 它可以是与其他组分的简单混合物 ( 特别是对于固态的稀释剂而言 )， 或者稀释剂可以承载在一种或多种其他组分中 ( 特别是 对于液态的稀释剂而言 )。
WO2007/012980 记载了含烟草的组合物， 其包括加入的稀释剂， 这可通过对烟草喷 洒、 混合或者浸泡实施。
已经发现， 尽管稀释剂在抽烟时， 实现其功能过程中会蒸发， 低温下稀释剂的蒸发 可在香烟存储阶段引起问题。 特别是， 稀释剂在存储阶段会游离， 且随后将会散发到周围环 境中或者与产品其他部分如香烟纸反应。 通过稀释剂自身或者通过从稀释剂反应中释放的 的化合物， 还将污染香烟纸或者在上面留下斑点。 因此， 本领域技术人员已经试图在需要稀 释剂之前将其固定。
US2008/0110470 记载了在多孔吸附剂中稀释剂的固定， 然后将其合并到烟丝条 中。然而， 这种固定技术并非十分令人满意。比如， 散粒样本的稀释剂承载能力相对较低。
因而在本领域中需要以一种可选的方式， 克服上述一个或多个问题， 将稀释剂整 合到吸烟制品中。
于是， 本发明的发明者设计出了权利要求所限定的本发明。
图 1 显示了根据本发明一个实施方案的喷干包封稀释剂颗粒。
图 2 显示了根据本发明另一个实施方案的共挤出包封稀释剂颗粒。
图 3 显示了包括包封稀释剂颗粒的片状材料， 以及相应的根据本发明又一个实施 方案的切碎的片条材料。
图 4 显示了根据本发明又一个实施方案喷洒到烟草上的包封稀释剂颗粒。
图 5 显示了根据本发明另一个实施方案的含有烟雾生成材料的烟草。
图 6 显示了根据本发明的产品上实施的存储测试的结果， 其作为实施例 1 中记载 的实验的一部分。
稀释剂为至少一种烟雾形成剂， 它可以是， 比如， 多元醇烟雾生成剂或非多元醇烟 雾生成剂， 优选地为非多元醇烟雾生成剂。在室温条件下， 它可以是固态或者液态， 但优选 地在室温条件下为液态。 适宜的多元醇包括山梨醇、 丙三醇、 以及二醇类像丙二醇或者三甘 醇。适宜的非多元醇包括一元醇， 高沸点碳氢化合物， 酸、 如乳酸， 以及酯如甘油二乙酸酯、 乙酸甘油酯、 柠檬酸三乙酯、 或肉豆蔻酸异丙酯。 可以采用多种等量或者不等量稀释剂的组
合。特别优选乙酸甘油酯、 柠檬酸三乙酯以及肉豆蔻酸异丙酯。
在环境条件下影响稀释剂稳定性和游离的因素可有多个。 这些因素可以包括疏水 性或亲水性、 粘度、 室温下的饱和蒸汽压力、 沸点、 分子结构 ( 比如氢键结合或范德华力 ) 以 及稀释剂和基质之间的吸收 / 吸附相互作用。一些稀释剂可相比于其他吸附剂而言将遭遇 更大程度的游离问题 ； 比如， 据发现， 正如在本发明中这样， 乙酸甘油酯、 肉豆蔻酸异丙酯和 柠檬酸三乙酯从包封处理中尤其得益。
另一个相关因素是吸烟制品中稀释剂的载入水平。比如， 如果稀释剂如丙三醇的 量比较大， 游离问题仍然很明显。
屏蔽材料能够在吸烟制品存储期间抑制稀释剂的游离， 但在抽吸吸烟制品的时候 允许稀释剂释放。 它可以是这样一种物质， 其在高于室温的温度下通过熔化、 分解、 反应、 降 解、 膨胀或变形来释放出稀释剂， 而在该温度或该温度之下时， 在抽吸过程中深入吸烟制品 内。比如， 随着足够量稀释剂的蒸发发生的物理膨胀会摧毁屏蔽材料的结构。在本发明的 实施方案中， 屏蔽材料在高于 50℃， 优选地高于 60℃、 70℃、 80℃或 90℃下释放出大量稀释 剂。
屏蔽材料可以是， 比如多糖类或者纤维素屏蔽材料、 明胶、 树胶、 凝胶或它们的混 合物。适宜的多糖类包括藻酸盐、 右旋糖酐、 麦芽糊精、 环式糊精和果胶。适宜的纤维素材 料包括甲基纤维素、 乙基纤维素、 羟乙基纤维素、 羟基丙基纤维素、 羧甲基纤维素以及纤维 素醚类。 适宜的树胶包括阿拉伯树胶、 印度胶、 黄蓍胶、 刺梧桐树胶、 刺槐豆胶、 阿拉伯胶、 瓜 尔胶、 温柏籽胶和黄原胶。适宜的凝胶包括琼脂、 琼脂糖、 角叉 ( 菜 ) 胶、 褐藻多糖硫酸酯 (furoidan) 和帚叉藻胶 (furcellaran)。 在本发明优选实施方案中， 屏蔽材料包括多糖。因为包封性能特别优选采用藻 酸盐 ( 酯 )(alginate)。藻酸盐可以是， 比如， 褐藻酸的盐、 酯化的藻酸盐 (esterified alginate) 或者甘油藻酸酯。 褐藻酸的盐包括藻酸铵、 三乙醇胺藻酸盐、 以及 I 或 II 组金属 离子藻酸盐如 ： 藻酸钠、 藻酸钾、 藻酸钙和藻酸镁。酯化的藻酸盐包括丙二醇藻酸酯和甘油 基藻酸酯。
在一个实施方案中， 屏蔽材料是藻酸钠和 / 或藻酸钙。藻酸钙相对于藻酸钠而言， 在环境温度下能够提供更好的稀释剂的游离抑制， 还能够在比后者更高温度中释放出稀释 剂。
在另一个优选实施方案中， 屏蔽材料特别优选地包括树胶和阿拉伯树胶。树胶可 以是单独使用的屏蔽材料， 或者可以与其他屏蔽材料比如交联藻酸盐， 结合使用。
在本发明的又一个实施方案中， 稀释剂包封在或者嵌入第一屏蔽材料中， 然后这 个产品被一层或多层与第一屏蔽材料相同或者不同的屏蔽材料包覆。比如， 在一个实施方 案中， 稀释剂被树胶包封起来， 然后包封的产品被一层或多层多糖包覆。
利用屏蔽材料包封稀释剂可以通过任何本领域技术人员已知的适宜的方法或者 此处记载的方法进行。在包封加工过程中， 稀释剂优选地采用液态。换句话说， 室温条件下 液态的稀释剂可不需要进一步加工便采用， 然而室温条件下为固态的稀释剂可熔化， 或混 入液体载体中， 即溶液、 悬浮液或乳液。 优选地， 稀释剂以液态使用， 不需要任何附加的液体 载体。然而， 如果使用固态的稀释剂颗粒， 这些颗粒还可以可选地被屏蔽材料直接包覆。
在一个实施方案中， 包封的稀释剂颗粒通过喷雾干燥制成。这个技术涉及使包含
了稀释剂和防潮材料的液体均质化， 并喷洒成热气。该工艺生产颗粒 (1)， 其基本上由被俘 获到屏蔽材料 (3) 基质中的稀释剂 (2) 组成， 如图 1 中示意性地所示。如有需要， 可以实施 团聚和 / 或聚结步骤以增加颗粒尺寸并降低脆性。
在另一个实施方案中， 具有适宜几何形状和疏水性的稀释剂利用 β- 环式糊精进 行分子包封。
可选地， 包括稀释剂的固态稀释剂颗粒或液态液滴可滴穿屏蔽材料帘。在进一步 的实施方案中， 稀释剂与屏蔽材料共挤出形成由围绕稀释剂 “芯” (2) 的屏蔽材料 “壳” (3) 制成的胶囊 (10)， 如图 2 中示意性地所示。在这个过程中， 液态稀释剂和屏蔽材料穿过同 心孔板送入， 稀释剂位于中心而屏蔽材料位于外环， 以形成液滴， 然后该液滴将通过适宜手 段， 如屏蔽材料的冷却、 或交联硬化。
包封稀释剂的颗粒可以包含任意量的稀释剂。 然而， 优选地， 颗粒中稀释剂的含量 至少为 10 ％， 20 ％， 30 ％， 40 ％， 50 ％， 60 ％， 70 ％， 80 ％， 90 ％， 95 ％或 99 ％。共挤出是有利 的， 因为它允许颗粒具有较高的稀释剂载入量。
重要的是， 不管使用哪一种方法， 都应该注意， 基本上没有其他材料与稀释剂一起 包封， 以及对后者没有任何液体载体。特别地， 包封的稀释剂颗粒基本上不包含烟草、 填料 或固态吸附剂 ( 比如白垩或碳 )， 或者香味剂 ； 屏蔽材料与稀释剂密切接触。然而， 一些杂 质是不可避免的。此外， 还可包括少量的着色剂 ； 优选地在颗粒中其不表现为均质状态， 但 是可以， 比如施加在颗粒外表面上或者仅与屏蔽材料混合。 在一个实施方案中， 颗粒完全由 屏蔽材料包封的稀释剂组成。
包封的稀释剂颗粒可是微粒。优选地， 平均颗粒尺寸在 100-300μm 范围内。
在一个实施方案中， 相同或不同类型的单个包封稀释剂颗粒利用粘合剂聚结到一 起。适宜的粘合剂对本领域技术人员而言是公知的， 正如上述屏蔽材料一样。聚结体的尺 寸可以是， 比如， 0.5-4mm。
本发明的烟雾生成材料可完全由包封的稀释剂颗粒 ( 聚结的或非聚结的 )， 任选 多种不同的类型组成。可选地， 包封的稀释剂颗粒可结合其他物质并形成其中颗粒保持完 整的新材料。
这样的其他材料可包括适宜的填料， 如研磨的碳酸钙， 粘合剂， 如藻酸盐， 增塑剂 如丙三醇， 和 / 或着色剂。比如， 包封稀释剂颗粒 (1) 可结合这样的材料以形成浆体， 其可 以浇注并干燥从而形成片状材料 (4)， 如图 3 示意性地所示。比如， 使用基于片材的重量高 达约 15％的丙三醇， 可使得片材具有合适的柔韧性。该丙三醇具有抽吸时可随着乙酸甘油 酯一起转化为烟雾的优点， 提供了额外的稀释效果。 优选地， 接着将片材切割或者切碎成碎 片 (5)， 从而形成本发明的烟雾生成材料 (6)。
优选地， 片材被切割或切碎以具有类似于切割烟草的尺寸。 比如， 片材可在每英寸 内切 35-40 下， 优选地每英寸切 36-39、 37 或 38 下。切碎部分的宽度可为 0.5-2mm， 长度为 5mm-5cm。其优点在于烟雾生成材料可使用与切割烟草相同的设备进行加工。此外， 当烟雾 生成材料混入本发明的可抽吸填料时， 烟雾生成材料的存在不是非常明显。
可选地， 浆体可挤压形成长条材料， 然后将其切成片， 例如具有上述尺寸。 此外， 烟 雾生成材料可以是薄片状的。
本发明的可抽吸填料 (smokeable filler material) 包括抽吸材料 (smokingmaterial) 和本发明的烟雾生成材料， 优选地是这些物质的混合物。抽吸材料可以是烟草， 含烟草材料或者不含烟草的材料如非烟草重构材料。 优选地， 抽吸材料是含烟草的材料， 但 更优选地抽吸材料是烟草。
烟草可以是， 比如， 烟梗、 烟叶、 烟粉或其混合物。 适宜的烟草材料包括下面类型的 烟草 ： 弗吉尼亚烟草、 烤烟型烟草、 白肋烟、 东方烟草或烟草材料混合物。 烟草可以经过膨胀 处理， 比如干冰膨胀烟草 (DIET)， 或通过任意其他手段如挤压进行加工。
烟草或其他抽吸材料还可以或者可选地混入上述片状材料中。
在一个实施方案中， 烟雾生成材料作为与抽吸材料的简单混合物提供。在另一个 实施方案中， 包封的稀释剂颗粒利用任意适宜的本领域技术人员公知的粘合剂与抽吸材料 聚结在一起或者喷洒到抽吸材料上。图 4 示意性地示出了携载着包封的稀释剂颗粒 (1) 的 烟草颗粒 (7)。
优选地， 本发明的可抽吸填料包含至少 5 重量％的稀释剂， 优选地 10-30 重量％的 稀释剂。 优选地， 可抽吸填料包含 5-95％， 优选地 7-80％、 10-60％、 12-30％或 15-25 重量％ 的包封的稀释剂颗粒。
本发明第四方面涉及包含本发明烟雾生成材料的吸烟制品。 烟雾生成材料可以通 过传统手段混入到抽吸材料中。如此处所用， 名词 “吸烟制品” 包括基于烟草、 烟草衍生物、 重构烟草或者烟草替代物的可抽吸的产品如香烟， 雪茄和小雪茄。 该名词也包括所谓的 “加 热不燃烧” 产品， 其产生烟或类似烟的雾。吸烟制品可提供有过滤器， 处理使用者抽出的微 粒和气流。优选地， 吸烟制品是香烟。 吸烟制品可包括由本发明的烟雾生成材料组成的可抽吸填料， 即在吸烟制品中没 有其他抽吸或者烟雾生成材料混入其中。这特别适于加热不燃烧的吸烟制品。可选择地， 吸烟制品可包含烟雾生成材料作为添加剂。
图 5 显示了本发明的一个实施方案， 其中吸烟制品为香烟 (8)， 其包括过滤器 (9) 和烟丝条 (10)。烟雾生成材料 (6) 为切碎片状， 且与可抽吸填料的其它组分一起混入烟丝 条中。
实施例
12kg 阿拉伯树胶溶解在 24kg 软化水中。4kg 乙酸甘油酯加入到该混合物中， 并在 高压匀浆器中均匀化， 送入到喷雾干燥机的加料槽中。混合物进行喷干， 得到容积密度为 390g/L、 平均激光粒径 (D50) 为 53μm 的精细粉末。这种粉末被指定为产品 1。
2kg( 干重基 ) 的产品 1 粉末流入流化床烘干器中， 并喷洒 300mL 的软化水以使得 颗粒聚结。产生的聚结体的容积密度为 430g/L、 平均激光粒径 (D50) 为 120μm。该聚结体 被指定为产品 2。
另一个 2kg 产品 1 粉末通过先在流化床烘干器中喷洒具有 6.6％藻酸钠溶液的粉 末， 并接着喷洒氯化钙溶液以与藻酸盐交联， 而包覆有藻酸钙。 在此过程中， 颗粒也聚结。 产 生的颗粒的容积密度为 380g/L、 平均激光粒径 (D50) 为 610μm。该材料被指定为产品 3。
1.8kg 产品 1 粉末与 100g 藻酸钠混合。该混合物在流化床干燥器中喷洒 6.6％藻 酸钠溶液。所产生的材料然后被喷洒氯化钙溶液以与藻酸盐交联。产生的颗粒的容积密度 为 350g/L、 平均激光粒径 (D50) 为 465μm。该材料被指定为产品 4。
生产另一批 2kg 重的产品 3， 并通过先在流化床干燥器中喷洒 6.6％的藻酸钠溶
液， 接着喷洒氯化钙溶液以与藻酸盐交联而包覆第二层藻酸钙。在这次加工中该粉末也聚 结了。产生的颗粒被筛成小于 500μm、 500 和 1400μm 之间、 1400 和 1500μm 之间、 以及大 于 2500μm 的级分。大于 2500μm 的级分的容积密度为 335g/L。大于 2500μm 的级分被指 定为产品 5。
五种产品的总结见表 1。
表1每一产品的样本被放在托盘的浅床上并在 22℃、 60％相对湿度下存储。另外一些 样本被放在带盖的肖特瓶中， 并在 22℃、 60％相对湿度下存储。 试验开始对产品的水和乙酸 甘油酯进行分析， 再在托盘上或瓶子中存储 42 天之后进行分析。结果如图 6 所示。该图显 示了产品的乙酸甘油酯含量具有 95％的置信区间。
这些结果显示了产品的乙酸甘油酯含量在实验存储的 42 天内不会降低。这意味 着使用这些屏蔽材料对稀释剂进行包封在防止挥发的稀释剂游离或损失方面是有效的。