專利名稱：具有增加的填充值的可點燃抽吸的煙草替代物填料及其制備方法
相關(guān)申請的交叉參考
本國際專利申請是2004年7月30日提交的U.S.專利申請系列號10/902,760的繼續(xù)并要求2004年7月30日提交的U.S.專利申請系列號10/902,760的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。
關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的說明
不適用。
發(fā)明領(lǐng)域 本發(fā)明涉及用于吸煙制品的可點燃抽吸的填料材料，和特別地涉及用于吸煙制品的可點燃抽吸的填料材料，其中填料具有增加的填充值和貼切地顯示吸煙制品中煙草的性能同時降低與煙草相關(guān)的Hoffman Analytes。

背景技術(shù)：
在為了提供具有降低的Hoffman Analyte輸送的替代性可點燃抽吸的填料材料的大量努力中，發(fā)現(xiàn)非常少(如果存在的話)能產(chǎn)生對常規(guī)含煙草的產(chǎn)品的抽吸者可接受的煙霧味道和香味。許多這些填料主要包含，如果不是全部，白堊或其它惰性填料。因此，大多數(shù)替代填料材料與切割的煙草葉或含煙草的再生產(chǎn)品結(jié)合使用。然而，甚至采用此形式，這些填料材料的不可接受味道也是值得注意的并減損了吸煙樂趣。另外，許多非煙草填料材料具有低填充值，這導致具有低燃燒速率、低煙霧輸送，和高熄滅傾向的重的吸煙制品。


發(fā)明內(nèi)容
在此要求的具有增加的填充值的可點燃抽吸的煙草替代物填料及其制備方法具有含纖維素的材料、濕潤劑、任選地含煙草的材料，其中一部分含煙草的材料可以是煙草提取物，任選的惰性材料，和粘結(jié)劑。另外，如需要本發(fā)明的填料材料可加入香精和料液。
在此要求的填料材料可以通過造紙工藝，帶式流延工藝，或擠出工藝生產(chǎn)。本發(fā)明的填料材料的填充值為至少5cc/g和更貼切地顯示由天然煙草顯示的性能。
本發(fā)明的目的是提供具有增加的填充值的可點燃抽吸的煙草替代物。
本發(fā)明的目的也是提供具有改進煙草味道和風味特性與最小Hoffman Analyte輸送的可點燃抽吸的填料材料。本發(fā)明的進一步目的是提供具有改進燃燒速率、煙霧輸送、和抗熄滅傾向的可點燃抽吸的填料材料。
本發(fā)明通過采用具有更小粒度的沉淀的和精煉的白堊替代現(xiàn)有技術(shù)填料中發(fā)現(xiàn)的大天然粒狀白堊并采用較不致密的填料替代至少一部分白堊，來滿足這些目的和為了吸煙制品提供另外的益處，該較不致密的填料具有包含纖維素的材料。
本發(fā)明提供用于吸煙制品的可點燃抽吸的填料材料，其中填料材料具有增加的填充值和煙草特性和制備抽吸填料材料的方法。
更特別地，本發(fā)明提供填充值為至少5cc/g的可點燃抽吸的填料，其中可點燃抽吸的填料具有濕潤劑、基本不可燃的惰性填料材料、粘結(jié)劑、纖維素纖維材料、和任選地含煙草的材料。
甚至更特別地，本發(fā)明提供制備可點燃抽吸的填料的方法。方法包括混合和精煉含纖維素的材料和惰性材料。惰性材料可以是有機物、無機物或有機物和無機物的組合。煙草、煙草提取物、濕潤劑、粘結(jié)劑、香精和料液可以在方法的特定步驟加入以形成含纖維的材料。將含纖維的材料通過造紙工藝、帶式流延工藝、或擠出工藝澆鑄成片。將片切割成條，以形成填充值超過5cc/g的可點燃抽吸的添料。
附圖簡述

圖1是結(jié)合造紙工藝的本發(fā)明的代表性工藝步驟的框圖。
圖2是結(jié)合帶式流延和擠出工藝的本發(fā)明的代表性工藝步驟的框圖。
優(yōu)選實施方案的詳細描述 圖1顯示根據(jù)本發(fā)明制備吸煙制品，如卷煙，的方法，其中通過造紙工藝生產(chǎn)片。在步驟1中，提供從木材、棉花、或亞麻衍生的含纖維素的材料。步驟1中含纖維素的材料量占步驟11中獲得的片材料的約5％-50wt％。特別地，步驟1中含纖維素的材料占步驟11中獲得的片材料的至多約10％-15wt％。纖維素在步驟1中的使用用于改進填料材料的填充值并也能夠或促進通過造紙方法制備片的方法。步驟2是提取煙草的任選步驟。用于獲得煙草提取物和煙草固體的步驟2中的煙草提取可以是僅使用水的含水提取或在提取工藝中使用其它添加劑，例如酸或堿，的含水提取。典型地，在步驟2中煙草的提取由如下方式進行將一份煙草采用約11-20份水溶液在約140-180提取約15-45分鐘。水溶液可以是酸性或堿性，用于釋放煙草果膠(粘結(jié)劑)，它在片制備期間增加片拉伸強度，改進片柔韌性，和降低加入的粘結(jié)劑例如藻酸鹽的量。在步驟3中由離心或過濾將煙草固體和煙草提取物分離。
步驟4是任選的步驟，其中將來自步驟3的煙草固體加入步驟1的含纖維素的材料。將步驟1的含纖維素的材料和任選地，在步驟4中加入的煙草固體在步驟5中精煉。在步驟5中精煉之后，將惰性填料和/或粘結(jié)劑在步驟6中與步驟5中獲得的精煉材料混合。步驟6中的惰性材料可以是有機物和/或無機物。用于步驟5的有機填料包括脫乙酰殼多糖和甲殼素(liposan)而無機填料材料包括例如碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鈣、和氧化鎂。這些無機填料材料是沉淀和精煉的，導致小粒度。惰性填料的精煉典型地包括碾磨填料到非常細的粒度如約0.5μm-1μm。此小粒度允許制備薄片材料和因此當切割或切碎成條時有助于增加可點燃抽吸的填料的填充值。步驟6中的惰性材料可以是單一有機或無機惰性材料或可以是惰性材料(有機或無機)的組合。在步驟6中加入的惰性材料量占至多步驟11中獲得的片材料的35wt％。優(yōu)選，步驟6中的惰性材料占步驟11中獲得的片材料的約20wt％-25wt％。
在步驟7中將從步驟6得到的材料通過造紙工藝成形為片。衍生自步驟7的片材料可任選地具有在步驟11中加入片的含煙草提取物的材料。將由步驟3中與煙草固體的分離獲得的步驟8中的煙草提取物在步驟9中濃縮。在步驟10中將濕潤劑和粘結(jié)劑與步驟9的濃縮煙草提取物充分混合。步驟10中的濕潤劑可以如下濃度加入其中從步驟11獲得的片基于干重包括至多15wt％濕潤劑。通常，步驟10中的濕潤劑以如下濃度加入其中從步驟11獲得的片基于干重包括約12.5wt％濕潤劑。步驟10中粘結(jié)劑的量占步驟11中獲得的片材料的約5％-25wt％。優(yōu)選，步驟10中粘結(jié)劑占至多步驟11中獲得的片材料重量的約6％-10％。步驟10的獲得的含煙草提取物的材料是煙草提取物，該提取物任選地加入步驟11中的片中并可占至多來自步驟11的片的30wt％。另外，來自步驟11的片可包含至多50wt％含煙草的材料，它們?nèi)芜x地在工藝中在工藝步驟4和/或11加入。來自步驟11的片的填充值超過4cc/g。優(yōu)選，來自步驟11的片的填充值為約6-10cc/g。然后將來自步驟11的片切割成條并加入到步驟12中的條共混物中用于制備吸煙制品。
圖2顯示可以遵從實施本發(fā)明的其它實施方案。圖2中的框圖顯示要采用的工藝步驟以生產(chǎn)具有增加填充值的煙草替代填料，其中通過帶式流延或擠出工藝生產(chǎn)片。
在步驟100中，提供衍生自木材、棉花、或亞麻并精煉的含纖維素的材料。步驟100中含纖維素的材料量占至多將在步驟109中切碎的片材料的25wt％。步驟101是加入如下物質(zhì)的任選步驟含煙草的材料如細粒、漿料、提取物或其組合，和惰性填料。在步驟101中加入的含煙草的材料的量使得要在步驟109中切碎的完成片可包含至多50wt％含煙草的材料。步驟101中含煙草的材料可含有數(shù)量占至多步驟109中獲得的片材料的30wt％的煙草提取物。優(yōu)選，步驟101中的煙草提取物材料構(gòu)成約10％-20wt％步驟109中獲得的片材料。在步驟101中加入的惰性填料的數(shù)量是生產(chǎn)要在步驟109中切碎的含有至多70wt％惰性填料的片所需的。優(yōu)選，步驟101中的惰性材料構(gòu)成約10％-70wt％步驟109中獲得的片材料。步驟101中加入到含纖維素的材料中的惰性填料可以是有機物或無機物。無機白堊填料是沉淀和精煉的，導致小粒度，即約0.5μm-1μm直徑，這允許當切碎時形成具有增加填充值的更薄片。
在步驟102中充分混合來自步驟100和101的材料。在步驟103中將粘結(jié)劑溶液(如藻酸鹽，羧甲基纖維素等)加入來自步驟102的材料中并在步驟104中混合。在步驟103中加入的粘結(jié)劑溶液的量使得要在步驟109中切碎的完成片基于干重包含約5％-25％粘結(jié)劑。在步驟105中，將濕潤劑(如甘油，丙二醇等)以一定數(shù)量加入使得要在步驟109中切碎的完成片包含約8％-15％濕潤劑。有利地，要在步驟109中切碎的完成片包含約12.5wt％濕潤劑。任選地，在步驟106中可以將料液和香精加入混合物中。
可以將來自步驟106的混合物由擠出機在步驟107中或由帶式流延工藝在步驟108中成形為片。然后在步驟109中將獲得的片切碎和加入用于香煙制造的條共混物中。
具有增加填充值的可點燃抽吸的煙草替代物填料由圖1和圖2所示的方法生產(chǎn)。可點燃抽吸的填料材料典型地包括含纖維素的材料，濕潤劑，基本不燃的惰性填料材料，粘結(jié)劑，和任選地含煙草的材料，料液，和香精。
濕潤劑構(gòu)成至多15wt％本發(fā)明的填料。然而，已經(jīng)確定超過20％的濕潤劑濃度可引起吸煙制品的包裝紙出現(xiàn)斑點。出現(xiàn)斑點的精確濃度依賴于其它材料在填料中的濃度。為避免出現(xiàn)斑點，已經(jīng)對于此所示的本發(fā)明的各種實施方案確定了濕潤劑的有利濃度。
本發(fā)明的填料材料含有約5％-25％粘結(jié)劑。用于本發(fā)明的合適粘結(jié)劑材料包括公知的纖維素型或纖維素衍生型粘結(jié)劑、藻酸類或果膠類質(zhì)粘結(jié)劑。纖維素衍生型粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑如羧甲基纖維素鈉，甲基纖維素，羥丙基纖維素，羥乙基纖維素或纖維素醚。藻酸類粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑如藻酸銨、藻酸鈉、藻酸鈣鈉、藻酸銨鈣、藻酸鉀、藻酸鎂、三乙醇胺藻酸鹽和丙二醇藻酸酯，或通過加入增溶劑，如氫氧化銨而變?nèi)芙獾牟蝗苄栽逅猁}。這些的例子包括藻酸鋁、銅、鋅和銀。也可以使用初始可溶解但在加工期間經(jīng)歷處理以使它們在最終產(chǎn)物中不溶解的藻酸鹽，如藻酸鈉到藻酸鈣。其它有機粘結(jié)劑包括樹膠如阿拉伯膠、印度膠、黃蓍樹膠、刺梧桐樹膠、槐樹豆膠、金合歡樹膠、瓜爾膠、榅桲子或黃原膠，或凝膠如瓊脂、瓊脂糖、角叉菜聚糖、巖藻依聚糖和帚叉藻聚糖膠(furcellaran)。果膠和果膠質(zhì)材料也可用作粘結(jié)劑。淀粉也可用作有機粘結(jié)劑?？梢赃x擇其它合適的樹膠。無機不燃性粘結(jié)劑，如硅酸鉀，與硅酸鉀結(jié)合的氧化鎂，或一些水泥例如，及其混合物也可以使用，通常作為備選。所有以上物質(zhì)的組合也可用作有效粘結(jié)劑。
纖維素纖維可以衍生自木材、棉花、或亞麻并典型地構(gòu)成大約5％-50wt％本發(fā)明的填料。已經(jīng)針對實施本發(fā)明的不同方法而確定了纖維素的優(yōu)選范圍，如在此所示。確定與沉淀和精煉惰性材料結(jié)合的纖維素的這些范圍以生產(chǎn)填充值大于4cc/g并近似天然煙草中發(fā)現(xiàn)的填充值的填料材料。另外，發(fā)現(xiàn)這些纖維素纖維減少了通常與濕潤劑的使用數(shù)次相關(guān)的斑點出現(xiàn)。含煙草的材料可接近本發(fā)明的填料材料的50wt％。煙草的來源的形式可以為煙草細粒、莖、含煙草的漿料、煙草提取物、濃縮提取物、提取的煙草固體、或本領(lǐng)域已知的其它煙草來源。含煙草的材料可含有數(shù)量占至多在此要求的方法中獲得的片材料的30wt％的煙草提取物。
另外，如需要可以將香精和料液加入可點燃抽吸的填料中。香精或味道材料可包括薄荷醇、甘草、咖啡、煙草、煙草提取物或本領(lǐng)域已知的其它調(diào)味料。填料材料可以使用本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)包覆。
為使本發(fā)明可以容易理解和容易產(chǎn)生效果，進行如下實施例以說明本發(fā)明及其各方面。在此引入如下實施例以說明本發(fā)明而不希望由此過度地受其限制。
實施例1-10 本發(fā)明的幾個實施方案根據(jù)在此所述的方法制備，測量這些實施方案的填充值并與現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的煙草填料材料的填充值比較。填充值如以下方式確定將10g-20g填料材料樣品放入密度計并采用2kg柱塞壓縮填料30秒。測量密度計中柱塞的高度以及樣品的水分含量。樣品的填充值根據(jù)如下公式計算 UFV(cc/g)＝(2.78×H)/W CFV(cc/g)＝UFV+(-0.76×(T-M)+0.01×(T2-M2)， 其中UFV是未修正的填充值，H是柱塞在密度計中的最終壓縮高度，W是以克計的樣品重量，CFV是修正的填充值，M是樣品的水分百分含量，和T是目標水分14％。
現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的填料的組成和本發(fā)明的幾個實施例的組成見下表。實施例包括基礎(chǔ)重量為55g/m2-100g/m2的片。如下實施例中的片材料通過圖1中的造紙工藝和圖2中的帶式流延工藝制圖，如所示。每個樣品的修正填充值測量結(jié)果在每個表的底部列出。
表1 片基礎(chǔ)重量100g/m2 通過帶式流延制備的片 表2 片基礎(chǔ)重量75g/m2 通過帶式流延制備的片 表3 片基礎(chǔ)重量85g/m2 a由帶式流延工藝制備的片 b由造紙工藝制備的片 表4 片基礎(chǔ)重量55g/m2 由造紙工藝制備的片 實施例顯示由本發(fā)明獲得了增加的填充值。典型地，煙草切割的碎屑顯示的填充值為約6-7cc/g，其中現(xiàn)有技術(shù)的填料的填充值為約4-4.5cc/g。現(xiàn)有技術(shù)中填料材料的低填充值導致重吸煙制品，該制品具有差的燃燒速率和煙霧輸送以及熄滅的傾向。目前要求的填料材料的填充值在實施例中顯示為5.7-8.88cc/g，它是緊密接近在煙草切割碎屑中發(fā)現(xiàn)的范圍。具有增加的填充值的此填料材料產(chǎn)生重量和其它性能更緊密近似煙草的吸煙制品。另外，填料材料具有良好的燃燒速率和煙霧輸送以及降低的熄滅傾向。由本發(fā)明發(fā)現(xiàn)的另一個優(yōu)點是填料材料具有增加的拉伸強度，該填料材料比現(xiàn)有技術(shù)的填料材料更好地承受切碎和其它香煙制備工藝。同樣，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于本發(fā)明降低或消除香煙紙的斑點出現(xiàn)。
在此要求的具有增加的填充值的可點燃抽吸的煙草替代物填料及其制備方法含有如下物質(zhì)含纖維素的材料為5％-50％，濕潤劑至多為15％，含煙草的材料至多為50％，其中一部分含煙草的材料可以是至多30％的煙草提取物、至多70％的惰性材料，和5％-25％的粘結(jié)劑。每種組分的百分比是基于最終片的干燥重量百分比。另外，如需要本發(fā)明的填料材料可含有加入的香精和料液。
在此要求的填料材料可以通過造紙工藝，帶式流延工藝，或擠出工藝生產(chǎn)。構(gòu)成填料材料的組分的有利濃度根據(jù)用于實施本發(fā)明的方法而變化。本發(fā)明的填料材料的填充值為至少4cc/g和更貼切地顯示出由天然煙草顯示的性能。
權(quán)利要求
1.可點燃抽吸的填料，包括至多約15wt％濕潤劑、至多70wt％不燃性惰性填料材料、約5wt％-約25wt％粘結(jié)劑、至多約50wt％纖維素纖維，所有都基于干重，其中所述可點燃抽吸的填料的填充值為至少5cc/g。
2.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述惰性填料材料選自脫乙酰殼多糖、甲殼素、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鈣、氧化鎂、及其組合。
3.權(quán)利要求2的可點燃抽吸的填料，其中所述碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鈣、和氧化鎂是沉淀和精煉的。
4.權(quán)利要求2的可點燃抽吸的填料，其中所述惰性填料是所述可點燃抽吸的填料的約10wt％-70wt％。
5.權(quán)利要求4的可點燃抽吸的填料，其中所述惰性填料是所述可點燃抽吸的填料的約20wt％-25wt％。
6.權(quán)利要求2的可點燃抽吸的填料，其中所述惰性填料是所述可點燃抽吸的填料的至多35wt％。
7.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素的存在量是所述可點燃抽吸的填料的約5wt％-約50wt％。
8.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素的存在量是所述可點燃抽吸的填料的至多25wt％。
9.權(quán)利要求8的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素的存在量是所述可點燃抽吸的填料的約10wt％-約15wt％。
10.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述濕潤劑的存在量是所述可點燃抽吸的填料的約8wt％-15wt％。
11.權(quán)利要求10的可點燃抽吸的填料，其中所述濕潤劑的存在量是所述可點燃抽吸的填料的約12.5％，基于干重。
12.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述含煙草的材料具有煙草提取物，其中所述煙草提取物的存在量為所述可點燃抽吸的填料的至多30wt％。
13.權(quán)利要求12的可點燃抽吸的填料，其中所述煙草提取物的存在量為所述可點燃抽吸的填料的約10wt％-20wt％。
14.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述粘結(jié)劑的存在量為所述可點燃抽吸的填料的約5wt％-25wt％。
15.權(quán)利要求14的可點燃抽吸的填料，其中所述粘結(jié)劑的存在量為所述可點燃抽吸的填料的約6wt％-10wt％。
16.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素纖維衍生自木材。
17.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素纖維衍生自棉花。
18.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述纖維素纖維衍生自亞麻。
19.權(quán)利要求1的可點燃抽吸的填料，其中所述填料的形式為片。
20.權(quán)利要求19的可點燃抽吸的填料，其中所述片由造紙工藝形成。
21.權(quán)利要求19的可點燃抽吸的填料，其中所述片由帶式流延工藝形成。
22.權(quán)利要求19的可點燃抽吸的填料材料，其中所述片由擠出工藝形成。
23.制備可點燃抽吸的填料的方法，包括如下步驟
混合含纖維素的材料以形成纖維性材料產(chǎn)物；
精煉所述纖維性材料產(chǎn)物；
將選自脫乙酰殼多糖、甲殼素、碳酸鈣、氧化鈣、氧化鎂、及其組合的惰性材料與所述纖維性材料產(chǎn)物混和以形成含纖維的材料；
通過造紙工藝將所述含纖維的材料制成片；和
切割所述片成條，以形成所述可點燃抽吸的填料，其中所述可點燃抽吸的填料的填充值超過5cc/g。
24.權(quán)利要求23的制備可點燃抽吸的填料的方法，其中所述混合步驟進一步包括混合含煙草的材料，其中所述含煙草的材料可占至多所述可點燃抽吸的填料的50重量％。
25.權(quán)利要求23的制備可點燃抽吸的填料的方法，其中在切割所述片之前將所述片采用煙草提取物噴淋。
26.權(quán)利要求23的制備可點燃抽吸的填料的方法，其中所述煙草提取物進一步具有濕潤劑。
27.權(quán)利要求26的制備可點燃抽吸的填料的方法，其中所述濕潤劑的數(shù)量占至多所述可點燃抽吸的填料的15重量％。
28.制備可點燃抽吸的填料的方法，包括如下步驟
混合含精煉纖維素的材料、含煙草的材料、和惰性材料以形成纖維性材料產(chǎn)物；
混合粘結(jié)劑溶液與所述纖維性材料產(chǎn)物以形成含纖維的材料；
加入濕潤劑到所述含纖維的材料中；
將所述含纖維的材料制備成片；和
切割所述片成條以形成所述可點燃抽吸的填料，其中所述可點燃抽吸的填料的填充值超過5cc/g。
29.權(quán)利要求28的可點燃抽吸的填料，其中所述片由帶式流延工藝形成。
30.權(quán)利要求28的可點燃抽吸的填料，其中所述片由擠出工藝形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有增加的填充值的可點燃抽吸的填料材料和制備可點燃抽吸的填料的方法。可點燃抽吸的填料的填充值為至少5cc/g和包括纖維素材料、濕潤劑、惰性填料、粘結(jié)劑、和任選地含煙草的材料。
文檔編號A24B15/00GK101102684SQ200580033123
公開日2008年1月9日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者J·-P·穆亞 申請人:布朗及威廉森控股公司