專利名稱:用于煙制品的填充改性劑的制作方法
本發(fā)明涉及煙制品填充改性劑的用途，這些煙制品最好能產(chǎn)生類似煙草煙制品的煙霧，并且最好不要含有更多的微量不完全燃燒物或高溫熱解產(chǎn)物。更準確地說，本發(fā)明涉及摻和在這些煙制品的煙霧發(fā)生器內(nèi)的填充改性劑以便在吸煙期間調(diào)節(jié)煙霧效果去改善所產(chǎn)生的煙味，例如控制使用者所感覺到的澀口程度，如在嘴、鼻、喉中的刺激和影響。
象卷煙之類煙制品的專利已被提出多年，特別是在過去的20到30年間。例如見之于美國專利號4，079，742(授與Rainer等人);美國專利號4，284，089(授與Ray);美國專利號2，907，686(授與Siegel);美國專利號3，258，015和3，356，094(授與Ellis等人);美國專利號3，516，417(授與Moses);美國專利號3，943，941和4，044，777(授與Boyd等人);美國專利號4，286，604(授與Ehretsmann等人);美國專利號4，326，544(授與Hardwick等人);美國專利號4，340，072(授與Bolt等人);美國專利號4，391，285(授與Burnett);美國專利號4，474，191(授與Steiner);和歐洲專利申請?zhí)?17，355(授與Hearn)。
就本發(fā)明人所知，前文所述的煙制品或煙草代用品沒有一個曾獲得商業(yè)上的成功并且沒有一個曾被廣泛銷售，市場上沒有這種煙制品出售被認為具有多種理由，包括產(chǎn)生的煙霧不夠，成品從出廠開始和在整個使用期內(nèi)味道不佳，由于煙形成物和或香料的受熱變壞造成的不正味道并存在著大量的高溫熱解產(chǎn)物和側(cè)流煙霧，并且外表又難看。
這樣，任憑數(shù)十年的關(guān)心和努力，市場上還沒有一種煙制品能提供象傳統(tǒng)卷煙的優(yōu)點和好處，能夠不產(chǎn)生大量的不完全燃燒和高溫熱解產(chǎn)物。
1985年下半年，一系列外國專利被授予或注冊，公開了一種具有傳統(tǒng)卷煙優(yōu)點和好處的新型煙制品，不會產(chǎn)生大量的不完全燃燒或高溫熱解產(chǎn)物。其中最早的一個專利是利比里亞專利號13985/3890，1985年9月13日頒發(fā)。此專利相當于后來公布的歐洲專利申請，公布號174，645，1986年3月19日公布。
為了致力于改進上述外國專利描述的煙制品所產(chǎn)生的煙味，為數(shù)眾多的添加物包括Gibson等人描述的許多添加物，美國專利號3，878，850，受到了評估。實際上所有的這些添加物都有一個或更多個缺點。例如，許多這些添加物，特別是低分子量的添加物，往往會蒸發(fā)或移離煙制品。這些添加物在減少所產(chǎn)生煙霧的澀口方面，不起作用，特別是在煙制品要在貨架上放一些時間。其他許多添加物都有一種令人不愉快的味道或氣味。
本發(fā)明涉及煙制品的填充改性劑，更準確地說涉及利用這些填充改性劑的煙制品。尤其是本發(fā)明涉及了煙制品中這些填充改性劑如糖類乙酸酯、乙酰丙酸和糖類乙酰丙酸酯，最好是乙酰丙酸和/或葡糖五乙酸酯的用途。這些填充改性劑通過控制該煙制品所產(chǎn)生的煙霧澀度，例如減少對嘴、鼻、喉中的刺激和影響來調(diào)節(jié)煙霧的填充量，而不產(chǎn)生不良的副產(chǎn)物，例如醛、酮和一氧化碳。此外，減少填充改性劑的逸散會改善所使用的煙制品的貯藏壽命。根據(jù)本發(fā)明所使用的填充改性劑的最佳煙制品能產(chǎn)生大量的煙霧，成品從開始到整個吸用期間沒有顯著的煙霧形成劑的受熱變壞和不存在大的高溫熱解或不完全的燃燒產(chǎn)物或側(cè)流煙霧。還有，他們向使用者提供吸卷煙的感覺而不需要燃燒煙草?？偟膩碚f，根據(jù)本發(fā)明所使用的填充改性劑的煙制品包括(1)無煙草的釋熱元件，(2)物理分隔的煙霧發(fā)生器;(3)一煙霧傳用不到30毫米長的釋熱元件，最好是碳質(zhì)的連接一個含有一種或多種煙霧生成物料的物理分隔的煙霧發(fā)生器。這個煙霧發(fā)生器最好與釋熱元件有熱交換關(guān)系。
總的來說，本發(fā)明所述的填充改性劑可被用于把煙霧傳送到使用者口中的這類煙制品中的任何成份，包括一種或多種上面所述的這類煙制品成份。最好用在物理分隔的煙霧發(fā)生器中。
這里所使用的“無煙草釋熱元件”名詞被限定于基本上含無煙草的易燃物料，例如碳。然而這類物料可能含有少量煙草、煙草萃取物或一個不燃燒不起化學作用的填充物。
這里所述的“煙霧”被限定于包括蒸汽、氣和顆粒之類的一些看得見和看不見的東西，特別是指使用者所察覺到的象吸煙時“似煙”的組分，這些組分是煙霧發(fā)生器或煙制品中其他地方的物質(zhì)通過釋熱元件產(chǎn)生熱，并通過加熱作用而發(fā)生。根據(jù)如此限定，“煙霧”還包括易揮發(fā)的香料和/或有藥物學或生理學作用的各種加入劑，不管其是否產(chǎn)生可見的煙霧。
此處采用的“碳質(zhì)”基本上指碳。
本發(fā)明的最佳煙制品將在附圖中和在下述的本發(fā)明說明書中作詳細描述。
圖1是本發(fā)明最佳煙制品的縱向剖面圖。
圖1A示出一最佳釋熱元件點火端的通道構(gòu)造形式。
根據(jù)本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)使用填充改性劑，特別是指煙制品中尤其是該煙制品煙霧發(fā)生器中的糖類乙酸酯和糖類乙酰丙酸酯而且最好是乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯。通過降低由煙霧所產(chǎn)生的澀度以及對嘴、鼻和喉無刺激作用，有助于向使用者提供有吸卷煙的感覺。
雖然乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯是最佳的填充改性劑，其他物料也可用來達到本發(fā)明的目的。準確地說，其它一些糖類乙酸酯例如，蔗糖八乙酸酯和果糖五乙酸酯，也可用于實施本發(fā)明。類似地，懂行的人將會理解糖類乙酰丙酸酯也可以被利用。
在上述提到的歐洲專利局專利申請公開號174，645所描述的煙制品中，特別是使用了煙草或煙草萃取物的煙制品中，采用填充改性劑例如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯，特別能模仿普通卷煙產(chǎn)品的味道。
盡管并不希望為理論所束縛，但相信通過調(diào)節(jié)承載煙霧生成物料、調(diào)味品等基質(zhì)的pH值，調(diào)節(jié)由煙制品產(chǎn)生出的煙霧或兩者基質(zhì)的pH值，在本發(fā)明的最佳煙制品中采用填充改性劑如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯可降低煙制品所產(chǎn)生的煙霧的澀度。此外，正如上面所注意到的，如此做還不會形成不良的副產(chǎn)物或不正常的味道。在本發(fā)明煙制品中采用填充改性劑所產(chǎn)生的煙霧中發(fā)現(xiàn)其pH值類似于普通卷煙所產(chǎn)生的煙霧的pH值。這種煙霧對使用者的嘴、鼻和喉的刺激更少，其味道更好。這樣，這類煙制品的味道得到了改進，并且對使用者吸煙提供了舒服的感覺。
在一個最佳實施例中，本發(fā)明的填充改性劑被用于煙制品中煙霧發(fā)生器里，特別是用于起煙霧形成物載體作用的基質(zhì)物料中。
用在煙霧發(fā)生器中的填充改性劑的量按基質(zhì)的重量百分比可以有很寬的范圍，取決于若干變量包括進入主流煙霧的尼古丁或其它香料的量，所使用的幾種香料，即一些基本香料需要有一些填充改性劑附加量，使用的特殊填充改性劑以及是否在煙制品的一個或其他成份中使用填充改性劑。
為了把吸煙時產(chǎn)生煙霧的pH值范圍調(diào)節(jié)到吸普通香煙時所產(chǎn)生煙霧的那個pH值，最好使用一定量的有功能作用的填充改性劑，即pH值的范圍以4.0～7.5為好，pH值5.5～7.0，則更佳，噴煙超過8次，處于FTC吸煙條件(在2秒內(nèi)噴煙35毫升，間隔5.8秒悶燒時間)。確定這類煙霧pH值的最佳方案在《煙草科學》1967年11期25～30頁中由A.J.Sensabaugh和R.H.Cundiff進行了描述，在這里編入了專利申請文件的公開內(nèi)容供參考?？偟膩碚f填充改性劑的量按含有煙霧形成物和/或香料劑的基質(zhì)重量百分比范圍可在約0.01～8.0之間，以在0.1～3.0之間為好，而最佳則在約0.4～2.5之間。
本發(fā)明的填充改性劑可以以各種方式與煙霧發(fā)生器相結(jié)合。例如，當煙霧發(fā)生器含有作為煙霧形成物載體的基質(zhì)物料時，填充改性劑可與煙霧形成物相混合，作為微塵或粉末加入基質(zhì)或者它可被溶解或彌散在H2O或Et OH里，然后通過噴淋、浸漬等施加到基質(zhì)。其他把本發(fā)明的填充改性劑加入到煙霧發(fā)生器的方法，對能工巧匠是顯而易見。
雖然并不較佳，填充改性劑也可用于煙制品的一個或多個其他成份中。所使用的量也應(yīng)該使形成的主流煙霧能產(chǎn)生出接近普通卷煙煙霧的pH值。然而，為了降低不良副產(chǎn)物的產(chǎn)生，應(yīng)避免填充改性劑與釋熱元件的滲合。
使用本發(fā)明的填充改性劑的最佳煙制品在下面的專利申請中得到了描述。
申請人: 專利申請?zhí)? 申請日期Sensabaugh等人 650，604 1984.9.14Shannon等人 684，537 1984.12.21Sensabaugh等人 85111467.8 1985.9.11(歐洲專利局) (1986.3公開)這些專利申請文件的公開內(nèi)容在此編入以供參考。
在1中描述了一種較好的卷煙型煙制品。圖1描述了一卷煙型煙制品有一個小的碳質(zhì)釋熱元件10，釋熱元件10帶有幾條貫通的通道11，最好約13條排列如圖1A所示。正如上述專利申請文件中所描述，此釋熱元件由碳(來源于碳化紙)、羧甲基鈉(SCMC)粘合劑、K2CO3和水的擠制混合物形成。
釋熱元件10的周邊緣8由絕緣纖維16例如玻璃纖維的彈性外殼所包圍。
覆套釋熱元件10的接口的一部分是一金屬套12，內(nèi)含一煙霧發(fā)生器。煙霧發(fā)生器里有著一種或多種形成煙霧物質(zhì)的基質(zhì)物料14，(例如多元醇如丙三醇或丙二醇)和填充改性劑如乙酰丙酸或葡糖五乙酸酯。
金屬套12外接煙草套筒18。在金屬套端口卷管的中心處構(gòu)成二條狹縫通道20。
在煙草套筒18的端口是一煙嘴22包含一乙酸纖維素的環(huán)狀段24和一軋制的非編織的稀松聚丙烯織物段26，通過這里，煙霧傳到使用者口中。煙制品或其幾個部分由一層或幾層卷煙紙30-36重重包卷。
把前述實施例的煙制品點燃，釋熱元件燃燒產(chǎn)生熱量用來揮發(fā)在煙霧發(fā)生器里的煙草香味作料和外加的一種或幾種煙霧生成物。因為最佳的釋熱元件較短，故熱的燃著的火苗端部總是按近煙霧發(fā)生器，煙霧發(fā)生器把傳到該器的熱傳送量和結(jié)果產(chǎn)生的煙霧增加到最大，特別當使用了最佳熱導(dǎo)元件之時。
由于釋熱元件尺寸不大和燃燒特性，釋熱元件通常在噴了幾口煙之后實際上開始燒盡其暴露在外面的全部長度。這樣，鄰近煙霧發(fā)生器的釋熱元件部分很快變熱，很明顯地加速了把熱傳送到煙霧發(fā)生器，特別是在開始和中間階段幾次噴煙期間。由于最佳釋熱元件如此之短，如常見于以前的熱煙霧制品，從來沒有一長段不燃燒的燃料起著熱沉作用。
由于在最佳實施例中煙霧生成物與釋熱元件物理分離，故煙霧生成物暴露在比燃燒燃料產(chǎn)生的溫度低得多的情況下，因此將受熱變壞的可能性降到最小。類似地，用來產(chǎn)生煙霧的低溫很明顯地由于使用了填充改性劑以減少了所產(chǎn)生煙霧的澀度和與之相關(guān)的不良副產(chǎn)物。
在本發(fā)明最佳實施例中，短的碳質(zhì)釋熱元件，熱導(dǎo)元件和絕熱部件與煙霧發(fā)生器一起作用，提供了一實際上按每噴一口煙就能產(chǎn)生大量煙霧的系統(tǒng)。在幾次噴煙之后，火苗尖端緊貼到煙霧發(fā)生器和絕熱部件一起，導(dǎo)致了在噴煙時和噴煙之間較長時間的悶煙期間釋放高熱。
總的來說實施本發(fā)明用的可燃釋熱元件直徑不比傳統(tǒng)卷煙大(即小于或等于8毫米)，長度通常不到20毫米。釋熱元件以長度大約為15毫米或不到15毫米為有利，其長度大約為10毫米或更低一些為最佳。釋熱元件的直徑以2-8毫米為合適，4-6毫米為最佳。在此所用的釋熱元件的密度其范圍在0.7克/立方厘米～1.5克/立方厘米。大于0.85克/立方厘米左右的密度為最佳。
用于形成釋熱元件的最佳材料是碳。這些釋熱元件的碳含量最好至少為60%～70%，更為佳的是大約為80%或更高一些(重量百分比)。高碳含量的釋熱元件受到歡迎，因為它們產(chǎn)生極少量的高溫熱解物和不完全燃燒物，很少或沒有可見的側(cè)流煙，最少量的灰，而有高的熱量。然而，較低碳含量的釋熱元件，例如含碳量為50%～60%(重量)，也屬本發(fā)明的范圍，特別是在使用少量煙草，煙草萃取物，或不燃燒、不起化學作用的填料的煙制品。
實施本發(fā)明所使用的煙霧發(fā)生器系與釋熱元件物理分隔。物理分隔是指基質(zhì)，容器或裝有煙霧生成材料的小盒與釋熱元件不相混合或部分不相混合。這樣安排有助于減少或消除煙霧生成物質(zhì)的受熱變壞和存在側(cè)流煙霧。盡管不是釋熱元件的一部分，但煙霧發(fā)生器最好應(yīng)緊靠或被聯(lián)接到或用其它方法接近釋熱元件。以便使釋熱元件和煙霧發(fā)生器處在傳導(dǎo)熱交換關(guān)系。最好裝用一個熱導(dǎo)元件例如金屬箔來獲得傳導(dǎo)熱交換關(guān)系。金屬箔熱導(dǎo)元件從釋熱元件的點燃端凹入能有效地把熱量從燃燒著的釋熱元件傳導(dǎo)或遞送到煙霧發(fā)生器。
煙霧發(fā)生器最好不要與釋熱元件的點燃端分隔超過15毫米。煙霧發(fā)生器的長度可以在2～60毫米之間變動，以5～40毫米之間為佳，最佳則在20～35毫米之間。煙霧發(fā)生器的直徑可約在2～8毫米之間變動，以3～6毫米之間為佳。
煙霧發(fā)生器最好包括一個或多個能攜帶一個或多個煙霧生成物的熱穩(wěn)定物料。在這里所使用的“熱穩(wěn)定”物料是一種能承受被控制的高溫，例如，約從400℃～600℃左右，此溫度實際上只存在于釋熱元件附近，無明顯的分解或燃燒。這種物料的用途被認為有助于維持簡單的煙霧的“煙”化學，如在最佳實施例中缺少埃姆斯檢驗活動性(Ames test activity)所證實的。盡管并非擇優(yōu)其它煙霧發(fā)生器例如熱裂微型膠囊(heat rupturable microcapsules)或固體煙霧生成物，倘若它們能夠釋放足夠的煙霧生成汽酷似煙草的煙霧都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
可以用作煙霧生成物質(zhì)載體或基質(zhì)的熱穩(wěn)定物料已為懂行者們所熟知。有用的載體應(yīng)該是多孔的，并且必須在被釋熱元件加熱后能保留住煙霧生成物和釋放潛在的煙霧生成汽。有用的熱穩(wěn)定物料包括吸附劑碳，例如多孔級碳，石墨，活性或非活性碳，和類似的物質(zhì)例如可從聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Corp.)處獲得的PC-25和PG-60，以及可從卡爾庚公司(Calgon Corp.)獲得的SGL碳。其他一些合適的材料包括無機顆粒，如陶瓷、玻璃、鋁礬土、蛭石，粘土如膨潤土，或其混合物。其中比較好的是碳和鋁礬土基質(zhì)。
一種特別有用的鋁礬土基質(zhì)是具有大的表面積(大約280平方米/克)，例如牌號為SMR-14-1896的鋁礬土品位(由Davision Chemical Division of W.R.Grace & Co.生產(chǎn))。這種鋁礬土(在-14～+20美國目篩之間)最好在高溫下燒結(jié)一小時，例如，在高于1000℃的溫度點，最好在1400℃～1550℃溫度范圍內(nèi)燒結(jié)一小時，然后在使用之前進行適當?shù)南礈旌秃娓伞?br>已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，適用的顆?；|(zhì)也可以從碳、煙草或碳和煙草的混合物，通過機器經(jīng)單步法制成密實的顆粒。這種機器由日本Fuji Paudal KK公司制造，并以“Marumerizer”的商品名稱銷售。這臺設(shè)備在美國專利新版本號27，214中有描述。
本發(fā)明煙制品中所使用的煙霧生成物質(zhì)必須靠釋熱元件的燃燒加熱在煙霧發(fā)生器溫度下形成煙霧。這種物質(zhì)最好不是煙草，不是含水的煙霧形成物質(zhì)，而是由碳、氫和氧所構(gòu)成，但也可包括其它一些物料。這些物質(zhì)可以是固體狀的、半固體狀的、或液體形態(tài)的。這些物質(zhì)和/或物質(zhì)的混合物的沸點或升華點可達到大約500℃。具有這些特性的物質(zhì)包括多元醇如丙三醇、三甘醇、和丙二醇以及一元、二元或多元羧酸脂族酯如硬脂酸甲酯、十二雙酸鹽、二甲基十四雙酸鹽，以及其它一些物質(zhì)。
較好的煙霧生成物質(zhì)是多元醇或多元醇的混合物。更好的煙霧生成物從丙三醇，三甘醇和丙二醇中選出。
當基質(zhì)物料作為一種載體時，煙霧生成物質(zhì)可以通過任何眾所周知的技術(shù)在基質(zhì)表面或在基質(zhì)內(nèi)部彌散用一定的濃度足以透過或復(fù)蓋基質(zhì)物料。例如，煙霧生成物質(zhì)可由純質(zhì)或稀溶液通過浸蘸、噴淋、蒸汽分解、或類似的技術(shù)被應(yīng)用。固體煙霧生成組分可與基質(zhì)物料相混合并且在形成最終基質(zhì)之前被徹底均勻地攪散。
當煙霧生成物質(zhì)的填裝從載體到載體，從煙霧生成物到煙霧生成物變動時，液體煙霧生成物的量一般可以在大約20毫克～140毫克之間變動，最好在大約40～110毫克之間變動。基質(zhì)上所承載的煙霧生成物應(yīng)盡可能多地被傳送到使用者口中作為微?？們糁?WTPM)。上述的被傳送到使用者口中作為微?？們糁?WTPM)的基質(zhì)上承載的煙霧生成物大致以2%(重量)為較好，15%為更好，而20%則為最佳。
煙霧發(fā)生器也可含有一個或多個易揮發(fā)性的香劑，例如，薄荷醇、香草醛、人造咖啡、煙草萃取物、尼古丁、咖啡因、液劑和其他一些可提供生成煙霧的香料劑。它也可包含一些其他的理想的易揮發(fā)固體或液體作料。另一個較佳的方法，是這些可供選擇的物質(zhì)可以放置在煙霧發(fā)生器和煙嘴之間，例如可放在分隔的基質(zhì)里或小盒里或涂復(fù)在通向煙嘴的通道內(nèi)，或放在所選擇的煙草填料里。
一個更為擇優(yōu)的煙霧發(fā)生器由前述的鋁礬土基質(zhì)所構(gòu)成，鋁礬土基質(zhì)含已經(jīng)噴霧干燥的煙草萃取物、乙酰丙酸或葡糖五乙酸酯，一種或多種香劑，以及一煙霧生成物例如丙三醇。
可以從釋熱元件的下游也可使用本發(fā)明所述的填充改性劑的方法裝填煙草。在這種情況下，熱汽被掠過煙草去提取和從煙草中蒸餾易揮發(fā)的成份，而沒有燃燒或顯著的高溫分解。因此，使用者吸入的煙霧含有天然煙草的香味和味道而不帶有普通卷煙所產(chǎn)生的許多燃燒產(chǎn)物。
所述的煙制品可以用于或者可經(jīng)改進用作遞送藥物的制品，用于遞送易揮發(fā)的藥理學或生理學的活性物料如麻黃素、間羥異丙腎上腺素或間羥叔丁腎上腺素之類。
本發(fā)明實際使用的最好的熱傳導(dǎo)元件是一種典型的金屬管或金屬箔片，例如深拔成形鋁箔，厚度變動從低于0.01毫米到0.1毫米左右，或者更厚一些。該厚度和/或該傳導(dǎo)材料可以改變(例如由聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)的格雷箔(Grafoil))，以達到實際上所期望的熱傳導(dǎo)程度。
如圖1實施例中所示，熱傳導(dǎo)元件最好與釋熱元件后部接觸或套接，并且可以形成容器，容器內(nèi)封裝有形成煙霧的物質(zhì)。最好熱傳導(dǎo)元件延伸到不超過釋熱元件長度的一半左右。更為可取地是熱傳導(dǎo)元件與釋熱元件后部套接或接觸大約不超過5毫米，最好2～3毫米。這種擇優(yōu)凹入的元件并不影響釋熱元件的點火或燃燒特點。當釋熱元件燒耗到與傳導(dǎo)元件的接觸點后起一熱沉作用，這些傳導(dǎo)元件有助于熄滅釋熱元件。這些傳導(dǎo)元件也并不從該煙品的發(fā)火部伸出，甚至在釋熱元件已經(jīng)燒盡之后。
本發(fā)明實際使用的這種絕熱元件最好是由一層或多層絕熱材料組成一個彈性套筒，較好地是這種套筒至少約有0.5毫米的厚度，最好至少約有1毫米的厚度，并且最好厚度從大約1.5到2.0毫米。最好套筒延伸到超過釋熱元件長度的一半左右。更為可取地是套筒也實際上延伸到釋熱元件和煙霧發(fā)生器的金屬套的全部外圍。如圖1實施例中所示，不同材料可以用于隔熱該煙制品的二種元件。
按照本發(fā)明可以采用的絕熱元件一般包括那些玻璃、鋁礬土、硅石、玻璃材料、礦物棉、碳、硅、硼、有機聚合物、纖維素制成的無機或有機纖維，以及諸如此類的材料，包括這些材料的混合物。也可以采用如硅氣凝膠、珍珠巖玻璃之類的非纖維絕熱材料。最好的絕熱元件是彈性的，有助于模擬普通卷煙的感覺。最好的絕緣材料一般在使用期間不燃燒。不管怎樣，可以使用緩慢燃燒的材料和在加熱期間熔化的特殊材料，例如低溫級玻璃纖維。這些材料主要用作絕熱套筒，將由燃燒著的釋熱元件所產(chǎn)生的大部分熱量保留并引至煙霧發(fā)生器。由于絕熱套筒，在與燃燒的釋熱元件相鄰處一個有限的范圍內(nèi)變熱，因此也可以將熱量傳至煙霧發(fā)生器。
當前最好的絕熱纖維是陶瓷纖維，如玻璃纖維。二種最好的玻璃纖維是由美國俄亥俄州Owens-Corning of Toledo公司生產(chǎn)的試驗材料，牌號為6432和6437。其他適用的玻璃纖維是由美國紐約州Manning Paper Company of Troy公司生產(chǎn)的，牌號為Manniglas 1000和1200。如有可能，玻璃纖維材料最好有一個低軟化點，例如約在650℃以下。
一些市場上買得到的無機絕熱纖維系用粘合劑配制，例如用聚乙烯乙酸酯(PVA)，在處理過程中起保持結(jié)構(gòu)完整性的作用。這種粘合劑在加熱時會發(fā)出一種刺鼻的氣味，必須除掉，例如在使用前在大約650℃的空氣中加熱大約15分鐘。如果需要，可以按重量約3%以下的果膠添加到纖維中去，以使絕熱套筒具有機械強度而不發(fā)出刺鼻的氣味。
在本發(fā)明大多數(shù)實施例中，釋熱元件和煙霧發(fā)生器將被接到煙嘴上，雖然煙嘴也可以分開供應(yīng)，例如呈常規(guī)卷煙嘴形帶有可隨意使用的釋熱元件/煙霧發(fā)生器。煙嘴將汽化的煙霧形成物質(zhì)引到使用者的口中。由于其長度約為35～50毫米，煙嘴也能將火苗尖上的熱量與使用者的口和手指保持分開，并且在熱煙到達使用者口中之前提供一些冷卻作用。
就形成煙霧的物質(zhì)而言，合適的煙嘴必須是惰性的，由于凝結(jié)或過濾作用而發(fā)生的煙霧損耗必須最小，并且必須能承受煙制品的其他元件界面處的高溫。最好的煙嘴包括如圖1所示的乙酸纖維素與聚丙烯稀松織物的組合物，該煙嘴已在授與Sensabaugh等人的歐洲專利公報174645上公布。
煙制品的整個長度或其任何部分都可以用卷煙紙重重包卷。釋熱元件后部用的紙最好在釋熱元件燃燒期間沒有明火。另外，該紙必須有可控制發(fā)煙性能而且能產(chǎn)生一種灰色如同卷煙一般的灰燼。
在那些利用絕熱套筒的實施例中，該紙從有套筒的釋熱元件開始燃燒，由于流向釋熱元件的空氣流沒有受到限制，因此取得了最大的熱傳導(dǎo)。無論如何，該紙可設(shè)計成當暴露在來自燃燒著的高溫的釋熱元件下時能保持完全或部分完整。所述的紙?zhí)峁C會以限制空氣流向燃燒的釋熱元件，由此控制釋熱元件燃燒的溫度和隨后向煙霧發(fā)生器熱傳導(dǎo)。
為了降低釋熱元件的燃燒速度和溫度，由此保持-CO/CO2的比值，將無孔或零孔紙?zhí)幚沓缮杂惺杷?，例如其中具有多孔的不燃云母紙，可以用于外包裝層。所述的紙控制了熱釋放，特別是當中間階段噴煙時(即4～6次噴煙期間)。
為了使煙霧放出達到最大，可以從煙霧發(fā)生器到煙嘴使用無孔紙，否則煙霧會被徑向(即外來的)通過煙制品的空氣滲透所稀釋。
在卷煙和/或紙技術(shù)中眾所周知的紙和所述紙的混合物可用于不同功能效果。本發(fā)明所述煙制品中所使用的最好的紙包括RJRArcher′s 8-0560-36不沾唇紙，由美國北卡羅來納州Ecusta of Pisgah Forest公司制造的Ecusta′s 646插入包卷和ECUSTA 01788，以及Kimberly-Clark′s P868-16-2和P878-63-5紙。
本發(fā)明所述最好的煙制品所產(chǎn)生的煙霧是化學單一成份，由基本上是空氣、氧化碳、由一些所要求的味道或其他所要求的易揮發(fā)材料所生成的煙霧、水和微量其他物料之總和所組成。本發(fā)明所述最好的煙制品所產(chǎn)生的WTPM在埃姆斯檢驗(Ames test)測量時沒有放射性致變物，即本發(fā)明所述最好的煙制品所產(chǎn)生的WTPM與在微生物檢驗標準中容易受到該產(chǎn)品影響的復(fù)原分子數(shù)相互之間沒有重大特性。根據(jù)埃姆斯檢驗(Ames test)的建議，與大劑量有關(guān)的特性表明，在被檢驗的產(chǎn)品中存在致變物。參見Ames等人，Mut.Res.，31347-364(1975);Nagao等人，Mut.Res.，42335(1977)。
本發(fā)明最佳實施例的進一步優(yōu)點是，在使用時所產(chǎn)生的灰燼與普通卷煙的灰燼相比，相對少一些。如最好的碳釋熱元件在燃燒時，基本上變?yōu)檠趸迹a(chǎn)生較少的灰燼，這樣，在使用煙制品時不需要處理灰燼。
利用填充改性劑如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯的本發(fā)明所述的煙制品進一步用圖說明下述實施例，以幫助理解本發(fā)明，但沒有被解釋作為其限制。于此中報道的除另行說明外均為重量百分比，所有溫度用攝氏度表示，并未調(diào)整。在所有的事例中，煙制品直徑約為7～8毫米，如同普通卷煙的直徑。
實施例1類似圖1的煙制品采用下列方法制作。
A.釋熱源的制備將由硬木制成并由田納西州孟費斯橡樹纖維素公司(Buckeye Cellulose Corp.，Memphis，TN)提供的大草原加拿大牛皮紙(Grand Prairie Canadian(GPC)Kraft Paper)(無滑石級)進行破碎，并且放入一臺9英寸直徑、9英寸深的不銹鋼爐子內(nèi)。用氮將爐腔充滿，當爐溫上升到200℃時保溫2小時。然后，爐內(nèi)溫度以每小時增加5℃的速度上升到350℃，并在350℃時保溫2小時。然后，爐溫以每小時增加5℃直到750℃，對纖維素進一步熱分解。再次爐子保溫2小時，以保證碳的均勻加熱。爐子隨后冷卻到室溫，用“Trost”研磨機將碳研磨成細粉末(小于400篩號)。該粉末狀碳(CGPC)的經(jīng)輕敲后的密度為0.6克/立方厘米，氫加氧的含量為4%。
將上述的9份碳粉末同1份SCMC粉末混合，添加1%(重量)的K2CO3，再加水攪拌成稀漿，然后澆注成一薄片進行烘干。將該烘干的薄片又重新研磨成細粉末，添加足夠的水，使之成為一塑性混合物。此混合物具有足夠的硬度，在擠壓后仍保持其形狀。例如，一球狀混合物在一天期間內(nèi)僅有輕微的塑變趨向。然后將該塑性混合物裝入處于室溫的一間歇式擠壓機內(nèi)。使成型壓出物的內(nèi)壓模有錐度表面，以便于塑性物質(zhì)的平穩(wěn)滑移。用低壓力(小于5噸/平方英寸或者7.03×10公斤/平方米)施加到塑性物質(zhì)上使之擠壓通過一直徑為4.6毫米的內(nèi)壓模。然后使?jié)竦臈l狀物能在室溫下脫水一夜。為了保證完全干燥，隨即將濕條放入溫度為80℃的烘箱內(nèi)2小時。此經(jīng)烘干的條狀物密度為0.85克/立方厘米，直徑為4.5毫米，不圓度近似于3%。
將上述干燥的擠壓條切成10毫米長度，鉆7個0.2毫米的孔穿過間隔緊密配置的擠壓條的長度，其內(nèi)圓直徑(即在釋熱元件中與其外切7個孔的最小圓的直徑)約為2.6毫米，小孔之間的間隔約為0.3毫米。
B.經(jīng)噴霧干燥的煙草萃取物將煙草(Burley，爐內(nèi)熟化的，土耳其種，等等)研磨成中等顆粒，并在不銹鋼罐內(nèi)加水提取，濃度為每加侖水加1～1.5磅左右的煙草。在室溫下使用機械攪拌約1小時到3小時進行萃取。將混合物離心分離除去懸浮固體，將含水的溶液連續(xù)抽吸到一個普通噴霧干燥器內(nèi)，含水的萃取物被噴霧干燥。噴霧干燥器牌號有如Anhydro Size No.1，噴霧干燥時的進口溫度約為215～230℃，在干燥器的出口收集烘干的粉末物料。出口溫度約在82～90℃之間變動。
C.基質(zhì)的制備高表面積鋁礬土(表面積為280平方米/克)，(由W.R.Grace & Co.提供)，牌號為SMR-14-1896，篩號為-8～+4(美國篩號)，將鋁礬土在大約1400℃均熱高溫下燒結(jié)大約一小時，然后冷卻。經(jīng)改性后的鋁礬土表面積近似于4.0平方米/克。將鋁礬土用水洗滌并烘干。對鋁礬土(179毫克)添加下列成份29毫克噴霧烘干的煙草;40毫克丙三醇;32毫克三甘醇和9毫克1，3-丁二醇;以及1.2毫克乙酰丙酸。
D.煙霧發(fā)生器用于基質(zhì)的金屬容器是從Niemand，Inc.獲得的30毫米長的螺旋纏繞的鋁管，直徑約為4.5毫米。用另一種方法，可以用一根由鋁管制成的深拔成形金屬套，約4密耳厚度(0.1016毫米)，32毫米長度，外徑約為4.5毫米。將這種管子的每根一端卷邊，以封住金屬套的煙嘴端。金屬套的封口端有二個縫狀開口(每個開口約為0.65×3.45毫米，相隔約1.14毫米)，以容許煙霧形成物通過到達使用者口中。用大約170毫克的改性鋁礬土充填每個容器。當金屬容器充滿后，每個容器被連接一個釋熱元件，用約2毫米的釋熱元件插入容器的開口端。
E.絕熱套筒釋熱元件與金屬套組合物在釋熱元件端部用牌號為Owens-Corning 6437的10毫米長的玻璃纖維套筒(軟化點約為650℃)、含有4%(重量)的果膠粘合劑包封到約7.5毫米直徑，并用P878-63-5紙重重包封。
F.煙草套筒將一根帶有646插入式包裝紙包裝(例如無過濾嘴卷煙)的7.5毫米直徑的煙草條(28毫米長)改成帶有側(cè)管并有一縱向通道(約4.5毫米直徑)。
G.裝配將裝有套筒的釋熱元件與金屬套組合物插入煙草條通道，一直到鄰接煙草的玻璃纖維套筒為止。玻璃纖維和煙草段用Kimberly-Clark P878-162紙重重包裝。
一個醋酸纖維素煙嘴(30毫米長)用646插入式包裝紙包裝，類似于圖1所示，該煙嘴口由RJR Archer Inc.8-0560-36提供的不沾唇紙連接到一過濾元件(10毫米長)。
將組合的煙嘴段同裝有套筒的釋熱元件與金屬套段用小段白紙和粘合劑連接。
對上述煙制品感覺的評價表明，煙制品提供給使用者以一種在咽喉中舒服的煙霧般的效果和令人愉快的煙草般的回味。
實施例2煙制品的制備除了將255毫克經(jīng)處理的PG-60碳粒裝入金屬套以外，實際上同實施例1中所述的一樣。PG-60碳粒被處理成適用于煙霧生成基質(zhì)，方法是在無氧化性氣氛中(例如2500℃左右)將碳加熱約一小時，然后適當?shù)剡M行洗滌和烘干。經(jīng)處理后的碳的表面積小于大約200平方米/克。該基質(zhì)材料包含11.3%(重量)的噴霧干燥煙草，18.8%(重量)的丙三醇和1.5%(重量)的乙酰丙酸。煙制品類似型式的制備不包含填充改性劑。
當上述煙制品在FTC情況下發(fā)煙并與普通卷煙(Camel Lights)相比較時，發(fā)現(xiàn)由含有乙酰丙酸的煙制品所產(chǎn)生的主流煙霧的pH值同普通卷煙的pH值十分接近，即約在5.5～6.5之間。不包括任何填充改性劑的煙制品在噴煙8次左右其pH值約在5.5～8.5之間。pH值的測量已在Sensabaugh和Cundiff的著作中敘述，如前述。
實施例3實際上如圖1所示的最好的卷煙型煙制品系用下列方法制備具有約為0.86克/立方厘米視在密度(松堆密度)的釋熱元件(10毫米長，4.5毫米外徑)由碳90%(重量)、SCMC粘合劑10%(重量)和K2CO31%(重量)制成。
碳的制備是對Grand Prairie Canadian Kraft不含滑石級的硬木牛皮紙在氮的覆蓋層下碳化，以每小時約10℃的速度逐步上升溫度，達到最后的碳化溫度750℃。
在氮下冷卻到小于約35℃后，將碳研磨成篩號-200大小。然后將磨成粉末狀的碳加熱到溫度約為850℃以去除揮發(fā)物。
在氮下冷卻到小于約35℃后，將碳研磨成細粉末，即平均顆粒尺寸約為0.1～50微米的粉末。
將細粉末與Hercules 7 HF SCMC粘合劑(9份碳與1份粘合劑)、1%(重量)的K2CO3和充分的水混合，使之成為稠的、象面團一樣的厚糊。
如圖1A所示，由這種稠糊擠壓成的釋熱元件具有七個較大的中心孔，每個直徑約為0.021英寸，和六個在圓周邊上的小孔，每個直徑約為0.01英寸。幾個內(nèi)孔之間網(wǎng)狀物厚度或間隔約為0.008英寸，外網(wǎng)狀物的平均厚度(圓周邊與孔之間的間隔)為0.019英寸。
然后上述釋熱元件成型后在900℃的氮氣氛下烘烤3小時。
用于構(gòu)成如圖示煙制品的金屬套由深拔成形鋁制成，金屬套的平均壁厚約為0.004英寸(0.01毫米)，長度約為30毫米，外徑約為4.5毫米。該容器的后面除二個縫狀開口外(每個開口約為0.65×3.45毫米，相隔約1.14毫米)被密封住，以容許煙霧發(fā)生物通過到達使用者口中。
用于煙霧發(fā)生器的基質(zhì)材料是W.R.Grace′s SMR 14-896高表面積鋁礬土(表面積為280平方米/克，篩號為-14～+20美國篩號)。在使用之前，鋁礬土在均熱高溫下燒結(jié)約一小時，約從1400℃到1550℃。冷卻后，將鋁礬土用水洗滌并烘干。
將已燒結(jié)的鋁礬土按表1所示配料比例采用二步法組合。
表1鋁礬土 67.7%丙三醇 19.0%噴霧干燥萃取物 8.5%香料混合物 4.2%葡糖五乙酸酯 0.6%總計 100.0%噴霧干燥的萃取物是由含水煙草萃取物溶液蒸發(fā)而產(chǎn)生的干燥粉末剩余物。它含有水溶性煙草成份。香料混合物是一種模擬卷煙煙霧味道的香料化合物。此處采用的這種作料之一由瑞士Firmenich of Geneva提供，牌號為T69-22。
第一步，將噴霧干燥的煙草萃取物加以充分的水混合，成為稀漿。再將稀漿施加到鋁礬土基質(zhì)中混合，直到稀漿被鋁礬土均勻吸收為止。然后將經(jīng)處理的鋁礬土烘干以減少水份含量約1%(重量)。第二步，將經(jīng)處理的鋁礬土與上述表格所列配料的組合物混合，直到液體在鋁礬土載體內(nèi)均勻吸收為止。將金屬套用大約325毫克的這種基質(zhì)物料充滿。
將按上述制備的一個釋熱元件插入已充滿基質(zhì)的金屬套開口端大約3毫米的深處。釋熱元件與金屬套組合物在釋熱元件端部以一牌號為Owens-Corning 6437的10毫米長的玻璃纖維套筒(軟化點約為650℃)重重包封到直徑約為7.5毫米。玻璃纖維套筒含有4%(重量)的果膠粘合劑。然后將該玻璃纖維套筒用Kimberly-Clark′s P878-63-5紙重重包封。
將一根帶有Ecusta 646插入式包裝紙包裝的7.5毫米直徑的煙草條(28毫米長)改成在其中有一縱向通道(約4.5毫米直徑)。將裝有套筒的釋熱元件與金屬套組合物插入煙草條通道、一直到鄰接煙草的玻璃纖維套筒為止。將裝有套筒的段用Kimberly-Clark′s P850-208紙(該公司的一種P878-16-2紙的工藝規(guī)模變型)連接起來。
圖1所示的一種煙嘴由二段組合構(gòu)成(1)一用646插入式包裝紙包裝的醋酸纖維素空心圓柱體(10毫米長，7.5毫米外徑，4.5毫米內(nèi)徑);(2)一段用Kimberly-Clark′s P850-186-2紙重重包封的、卷成30毫米長、7.5毫米直徑圓柱體的無紡聚丙烯稀松織物;這種煙嘴還用一種牌號為Kimberly-Clark′s P850-186-2紙組合包裝。
該組合煙嘴段用RJR Archer Inc.提供的8-0560-36不沾唇紙作最后外包裝，并被連接到裝有套筒的釋熱元件和金屬套段上。
本發(fā)明已被詳細地作了描述包括了其最佳的幾個實施例。無論如何，應(yīng)該意識到，懂行的人在考慮本發(fā)明所述的內(nèi)容時，可以對本發(fā)明進行修改和/或改進，但仍在本發(fā)明所述的權(quán)利要求
的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煙制品包括(a)一無煙草的釋熱元件，(b)一含有一種煙霧生成物料的物理分隔的煙霧發(fā)生器，其特征在于該煙制品包括一種從乙酰丙酸基團中選出的附加劑、一種糖類乙酸酯、一種糖類乙酰丙酸酯、或者其混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙制品，其特征在于該加入劑包含在煙霧發(fā)生器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙制品，其特征在于該糖類乙酸酯系從葡糖五乙酸酯、蔗糖八乙酸酯和果糖五乙酸基團中選出。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙制品，其特征在于該加入劑是乙酰丙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的煙制品，其特征在于該加入劑是葡糖五乙酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的煙制品，其特征在于該加入劑摻入煙制品中的總量足以使煙霧的pH值約在4.0～7.5之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的煙制品，其特征在于該加入劑摻入煙制品中的總量足以使煙霧的pH值約在5.5～7.0之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4和5所述的煙制品，其特征在于該釋熱元件是碳質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的煙制品，其特征在于該煙霧發(fā)生器包含一種帶有煙霧生成物料的基質(zhì)物料，該基質(zhì)物料系從碳或鋁礬土中選出。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的煙制品，其特征在于該加入劑由基質(zhì)承載，而該加入劑所使用的量按包含煙霧的基質(zhì)的重量百分比表示在大約0.01和大約8.0之間的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的煙制品，其特征在于該加入劑由基質(zhì)承載，而該加入劑所使用的量按包含煙霧的基質(zhì)的重量百分比表示在大約0.1和大約3.0之間的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的煙制品，其特征在于該加入劑由基質(zhì)承載，而該加入劑所使用的量按包含煙霧的基質(zhì)的重量百分比表示在大約0.4和大約2.5之間的范圍內(nèi)。
專利摘要
本發(fā)明很好地涉及了填充改性劑的用途，特別是涉及了乙酰丙酸，糖類乙酸酯或糖類乙酰丙酸酯在煙制品的一種或多種成分中的用途。這種煙制品在成品出廠和有效期內(nèi)能夠產(chǎn)生大量的煙霧，而沒有明顯的煙霧生成物的受熱變壞，也不存在大的高溫分解或不完全燃燒產(chǎn)物或側(cè)流煙霧。本發(fā)明的填充改性劑在煙制品中的使用為使用煙制品者提供了吸卷煙的感覺和好處，而沒有燃燒煙草和沒有在以前一些煙制品中所發(fā)現(xiàn)的不良影響和壞味。
文檔編號A24B15/00GK87107454SQ87107454
公開日1988年6月22日 申請日期1987年12月11日
發(fā)明者卡爾文·李·諾伊曼, 威廉·詹姆斯·凱西三世 申請人:R·J·雷諾茲煙草公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan