專利名稱：含有微囊的香煙過濾器的制作方法
煙草煙霧中含有引起吸煙者發(fā)病和死亡的有毒的和致突變的化合物已得到公認(rèn)。減少吸煙者吸入有毒的和致突變的化合物的量的裝置包括置于燃燒的煙草和吸煙者之間的煙草過濾器。
傳統(tǒng)的過濾器由醋酸纖維素制成，含有或不含有活性炭。但是，這些傳統(tǒng)的過濾器在減少吸煙者吸入有毒的和致突變的化合物的量方面只能部分地有效。而且，不利的是，傳統(tǒng)的過濾器能除去調(diào)味化合物，因此降低了吸煙者對(duì)它的接受程度。
因此，需要有一種用于吸煙裝置的改進(jìn)的香煙過濾器，它能更完全地除去煙草中有毒的和致突變的化合物。更進(jìn)一步說，需要一種改進(jìn)的香煙過濾器，它在實(shí)質(zhì)地除去煙草中有毒的和致突變的化合物的同時(shí)，允許調(diào)味化合物通過。這種改進(jìn)的過濾器優(yōu)選為制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用方便。
本發(fā)明意在提供一種滿足這些要求的煙草過濾器。在一個(gè)實(shí)施方案中，過濾器包括一種分散有吸濕劑，如焦谷氨酸鈉的多孔基質(zhì)。吸濕劑從煙草煙霧中吸收水分，從而在使用中作為煙草煙霧的濕濾器。
另一方面，本發(fā)明意在提供一種包括其中分散有微囊的多孔基質(zhì)的煙草煙霧過濾器。微囊包括一個(gè)核和一個(gè)殼。殼包含一種吸濕劑，優(yōu)選焦谷氨酸鈉。殼優(yōu)選還包含甲基纖維素。核優(yōu)選包含葉綠酸，核優(yōu)選還包括至少一種植物油。
本發(fā)明的過濾器可另外包括至少一種表面活性劑或至少一種幫助除去煙草煙霧中有毒的和致突變的化合物的物質(zhì)。
本發(fā)明的過濾器可單獨(dú)提供，或者與含有煙草實(shí)體，如香煙、雪茄或煙斗的吸煙裝置聯(lián)合提供。
根據(jù)下面的描述和附加的權(quán)利要求，將能更好地理解本發(fā)明的上述及其他特征。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種煙草過濾器。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，過濾器固定于含有煙草實(shí)體，如香煙、雪茄或煙斗的吸煙裝置。
過濾器包括一種多孔基質(zhì)和至少一種吸濕劑。多孔基質(zhì)可以為任何一種適用于吸煙裝置過濾器同時(shí)還適合與吸濕劑混合的無(wú)毒的物質(zhì)。這些物質(zhì)包括纖維素纖維如醋酸纖維素、棉花、木材肉質(zhì)和紙；以及聚脂、聚烯、離子交換物質(zhì)和其他本領(lǐng)域技術(shù)人員參考本文能夠理解的物質(zhì)。
吸濕劑能夠從煙草煙霧中吸收水分，并將其釋放至多孔基質(zhì)中，使通過過濾器煙霧的水分被過濾掉。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸濕劑以過濾器干重的大約5％到60％的量存在。
吸濕劑可為適合的任何吸濕劑。例如，吸濕劑可以選自以下物質(zhì)甘油、山梨醇、丙二醇、乳酸鈉、氯化鈣、磷酸鉀、焦磷酸鈉或多磷酸鈉、枸椽酸鈣、葡萄糖酸鈣、枸櫞酸鉀、葡萄糖酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸鈉鉀和谷氨酸鈉。
在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，過濾器中的吸濕劑為焦谷氨酸鈉(也稱為2-吡咯烷酮-5-羧酸鈉或NaPCA)。有利的是，焦谷氨酸鈉是無(wú)毒性的，它能有效地除去煙草煙霧中帶電的顆粒，在煙霧的溫度范圍內(nèi)起到吸濕劑的作用。而且，它沒有危害性、穩(wěn)定、制造簡(jiǎn)單、使用方便。焦谷氨酸鈉的結(jié)構(gòu)式如下
根據(jù)本發(fā)明的過濾器應(yīng)為制造簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。在一種制造方法中，首先制備一種含有吸濕劑，如焦谷氨酸鈉的溶液。然后用該溶液潤(rùn)濕多孔基質(zhì)。接著干燥潤(rùn)濕的基質(zhì)，保留分散在多孔基質(zhì)的上面和里面吸濕劑的殘余物。
下列比較實(shí)施例證明了本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1比較傳統(tǒng)煙草過濾器，含焦谷氨酸鈉的濕過濾煙草過濾器及市場(chǎng)上可買到的濕過濾煙草過濾器之間的有效性。
實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了三種類型過濾器從香煙煙霧中濾掉焦油的相對(duì)有效性。
1)傳統(tǒng)的醋酸纖維素過濾器(“cell-Ac”)；2)根據(jù)本發(fā)明含有焦谷氨酸鈉的醋酸纖維素?zé)煵轃熿F濕濾過濾器(“SoPyro”)3)市場(chǎng)上可買到的煙草煙霧濕濾過濾器(“Aquafilter”)含有焦谷氨酸鈉的醋酸鹽纖維素過濾器制備如下，首先，去掉商品香煙上的纖維素過濾器。纖維大約0．21g重。接著，重量為10％的焦谷氨酸鈉溶液大約0．5ml應(yīng)用于每個(gè)過濾器，過濾器在60℃干燥過夜。
將傳統(tǒng)的醋酸纖維素過濾器和含有焦谷氨酸鈉的醋酸纖維素過濾器稱重后，插入聚碳酸酯管中3．75cm(1．5英尺)，此聚碳酸酯管的內(nèi)徑與標(biāo)準(zhǔn)香煙的外徑相等。將含有0．85g煙草的無(wú)過濾器的香煙插入聚碳酸酯管的一端，幾乎接觸到過濾器的一端。聚碳酸酯管的另一端與連有吸入泵的管子相接。每種類型過濾器試驗(yàn)兩次。本實(shí)驗(yàn)中使用的Aquafilter也連接于含0．85g煙草的無(wú)過濾器香煙和接有吸入泵的管子之間。
點(diǎn)著裝有過濾器的香煙，并間斷地抽吸以模擬香煙煙霧的吸入，直到香煙燒到未點(diǎn)燃端0．5英尺以內(nèi)。
過濾器從聚碳酸酯管子或者從Aquafilter上取下，稱重，放到10ml的甲醇中以洗脫過濾器中保留的香煙霧中的焦油或其他物質(zhì)。用醇性過濾器洗出液的光吸收(波長(zhǎng)350nm)來(lái)表示濾器中保留組份的量。同時(shí)記錄煙霧通過時(shí)過濾器增加的重量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1
*由于Aquafilter吸收煙霧組份而增加的重量沒能測(cè)定，因?yàn)閷?shí)際在煙霧通過時(shí)實(shí)際上Aquafilter的重量減輕，這可能是由于水分蒸發(fā)的原因。
基于吸收的數(shù)值，按照本發(fā)明一個(gè)方面的過濾器(實(shí)驗(yàn)3和4)比沒有吸濕劑的傳統(tǒng)醋酸纖維素過濾器(實(shí)驗(yàn)1和2)更有效，也比Aquafilte更有效(實(shí)驗(yàn)5和6)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，它提供一種包括其中分散有微囊的多孔基質(zhì)的煙草煙霧過濾器。微囊優(yōu)選包括一個(gè)核和一個(gè)殼。
微囊的核包括至少一種植物油。合適的植物油包括至少一種選自下列的植物油蓖麻油、棉花籽油、玉米油、向日葵油、芝麻油、大豆油、菜油。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，植物油是紅花油。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員參考這里的說明能夠明白的其他的油也合適。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，植物油是微囊干重的大約20％到80％，更優(yōu)選占微囊干重的大約30％到70％。
在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，微囊核還包含葉綠酸。葉綠酸優(yōu)選以占微囊干重的大約1％到10％，更優(yōu)選占微囊干重的大約2％到5％的量存在。
微囊的殼包含吸濕劑。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸濕劑是焦谷氨酸鈉，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員參考這里的說明能夠明白的其他的吸濕劑也可使用。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸濕劑(比如焦谷酸鈉)以占微囊干重的大約10％到90％，更優(yōu)選占微囊干重的大約20％到70％的量存在。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，微囊殼也包含甲基纖維素。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，甲基纖維素以占微囊干重的大約5％-30％，更優(yōu)選占微囊干重的10％到25％的量存在。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，除了甲基纖維素或取代甲基纖維素外，微囊殼還包含一種聚合劑，例如聚乙烯乙醇或乙烯吡咯烷酮，或者同時(shí)包含聚乙烯乙醇或聚乙烯吡咯烷酮。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚合物以占微囊干重的大約2％-30％，更優(yōu)選占微囊干重的5％到20％的量存在。
按照本發(fā)明在微囊配方中使用的化合物可以從本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知道的許多來(lái)源得到，例如Sigma Chemical Co．，St．Louis，MO USA。適合于本發(fā)明使用的微囊可以根據(jù)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知道的一系列方法制造。例如，根據(jù)本發(fā)明的微囊可由200g植物油結(jié)合500g水懸浮液制成，水懸浮液包含25g低粘性甲基纖維素、5g葉綠酸、50g焦谷氨酸鈉和150g玉米淀粉。混合物經(jīng)乳化和噴干形成微囊。
根據(jù)本發(fā)明的微囊可通過在香煙生產(chǎn)機(jī)器上用噴干方法在醋酸纖維素過濾絲束形成圓筒形的過濾器之前噴干該多層絲束而形成?；蛘?，可以提前生產(chǎn)合適的微囊，然后通過用搖動(dòng)盤，或者通過其他本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員參考這里的說明能夠理解的技術(shù)，把微囊滴加入到絲束中從而將它加到醋酸纖維素濾器絲束中。
本發(fā)明的含有微囊的過濾器的生產(chǎn)將只需對(duì)傳統(tǒng)香煙濾器的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行少量的修改，這一點(diǎn)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將很了解。而且，根據(jù)本發(fā)明，制造含有微囊的過濾器只比制造傳統(tǒng)濾器貴一點(diǎn)。
使用時(shí)，微囊的吸濕劑部分從通過濾器的煙霧中吸收水分。吸濕劑特別優(yōu)選焦谷氨酸鈉，因?yàn)樗诟稍锏男问较履芘c濾器很好地結(jié)合。
應(yīng)用時(shí)，微囊的植物油部分吸收某些有害的易揮發(fā)的化合物如吡啶，而不影響化合物的香味通過。使用時(shí)，葉綠酸是香煙煙霧中致癌物的潛在滅活劑。
微囊的甲基纖維素部分使微囊具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但是當(dāng)加熱或暴露于潮濕中，它能擴(kuò)散。不象其他大多數(shù)傳統(tǒng)的粘性給予物質(zhì)，甲基纖維素能從熱溶液中沉淀出來(lái)。而且，與大多數(shù)傳統(tǒng)的粘性給予物質(zhì)相比，它在低溫下更易溶解。
按照本發(fā)明的含有微囊的香煙煙霧過濾器包含一個(gè)焦谷氨酸鈉和甲基纖維素的殼和一個(gè)植物油和葉綠酸的核，當(dāng)用這種過濾器過濾煙草煙霧時(shí)，微囊吸收煙草煙霧中的熱量和水分。甲基纖維素沉淀成纖維物質(zhì)，這種物質(zhì)可以增加濕濾煙霧的有效表面積。這使焦谷氨酸鈉能保留水分而快速擴(kuò)散入濾器物質(zhì)中。葉綠酸幾乎均勻地分配在水和油環(huán)境之間，這比葉綠酸只存在于一相時(shí)能增加煙霧中顆粒狀態(tài)和氣體狀態(tài)的有毒和致癌變的化合物的滅活。
按照本發(fā)明的另一方面，它包括提供一種含有酞菁三磺酸銅的香煙過濾器。酞菁三磺酸銅可直接加入煙草煙霧過濾器中?；蛘撸既撬徙~可作為棉花(例如“藍(lán)棉”)或者人造纖維或其它合適材料的一種共價(jià)結(jié)合配體加入煙草煙霧過濾器中。此外，肽菁三磺酸銅還可加入本發(fā)明中的其它煙草煙霧過濾器方案中。在一優(yōu)選的方案中，酞菁三磺酸銅不管是游離的，還是共價(jià)鍵結(jié)合的，都以過濾器干重的大約0．1％至大約5％的量存在。在一特別優(yōu)選的方案中，酞菁三磺酸銅以過濾器干重的大約1％至大約3％的量存在。使用時(shí)，該化合物起濾掉存在于煙草煙霧中有毒的和致突變的化合物，例如致癌多環(huán)芳香烴的作用。
在另一個(gè)優(yōu)選的方案中，本發(fā)明的過濾器額外地包括至少一種提高濕濾煙草煙霧效果的表面活性劑。在一個(gè)特別優(yōu)選的方案中，表面活性劑是以過濾器干重的大約0．1％至大約10％，更優(yōu)選是大約0．1％至大約2％的量存在。
表面活性劑優(yōu)選沒有毒性，可以包括下列幾類化合物中的一種或幾種(1)脫水山梨醇脂肪酸酯的聚氧化烯衍生物(即，聚乙二醇脫水山梨醇酯)，(2)多羥基醇的脂肪酸單酯，或(3)多羥基醇的脂肪酸二酯，其它的表面活性劑將會(huì)被本領(lǐng)域中的技術(shù)人員參考本發(fā)明理解。合適的表面活性劑包括乙氧基化合物、羧酸酯、甘油酯、聚乙二醇酯、脫水山梨醇酯、乙氧基化的脫水山梨醇酯、乙氧基化的天然脂肪、油和蠟、脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚亞烷基氧化物嵌段共聚物和聚(氧乙烯-共-氧丙烯)。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員參考本發(fā)明公開的內(nèi)容能理解的其它合適的表面活性劑也能使用。
過濾器能額外地包括能過濾或滅活煙草煙霧中的毒性或致突變成份的其它物質(zhì)。這樣的物質(zhì)包括抗氧化物和自由基清除劑例如谷胱甘肽、半胱氨酸、N-乙酰半胱氨酸、mesna、維生素C和N，N′-二苯基-對(duì)-苯二胺；醛滅活劑如烯二醇化合物；胺和氨基硫醇；亞硝胺捕捉劑和致癌物滅活劑，例如離子交換樹脂、葉綠素、葉綠酸、酞菁三磺酸銅；和尼古丁捕捉劑，例如鞣酸和其它的有機(jī)酸。只要本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在參考本發(fā)明公開的內(nèi)容能理解的其它合適的物質(zhì)也能使用。在一特別優(yōu)選的方案中，其它的物質(zhì)是以過濾器干重的大約0．1％至大約10％，更優(yōu)選為大約0．1％至大約2％的量存在。
進(jìn)一步說，本發(fā)明的過濾器優(yōu)選以外部的、圓周的、不易潮的障礙物或者防止吸煙者手濕的包裝提供。這樣的障礙物可用聚合材料例如乙酸乙基乙烯酯共聚物、聚丙烯、或尼尤制成，這些能被本領(lǐng)域中的技術(shù)人員理解。
本發(fā)明的過濾器可以與香煙或雪茄或含有分開煙草的其它吸煙裝置聯(lián)合使用，把它固定在吸煙裝置的一端。過濾器還可以一種合適的形式附加在香煙、雪茄、煙斗、或其它吸煙裝置上自己?jiǎn)为?dú)使用。
盡管本發(fā)明討論得相當(dāng)詳細(xì)，提供了一些優(yōu)選方案，但有其它的方案也是可能的。因此，附加的權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)限于所提供的優(yōu)選實(shí)施方案的描述。
權(quán)利要求
1．一種煙草煙霧過濾器，包括其中分散有微囊的多孔基質(zhì)，其中的微囊包括一個(gè)核和一個(gè)殼，其中的殼含有焦谷氨酸鈉。
2．權(quán)利要求1的過濾器，其中的微囊還包括葉綠酸。
3．權(quán)利要求1的過濾器，其中的微囊還包括甲基纖維素。
4．權(quán)利要求1的過濾器，其中的微囊還包括植物油。
5．權(quán)利要求1的過濾器，其中的核包括植物油和葉綠酸。
6．權(quán)利要求1的過濾器，其中殼還包括甲基纖維素。
7．權(quán)利要求1的過濾器，其中的核包括植物油和葉綠酸，其中的殼還包括甲基纖維素。
8．一種吸煙裝置，它包括固定在煙草物上的權(quán)利要求1的過濾器。
9．一種煙草煙霧過濾器，包括其中分散有微囊的多孔基質(zhì)，其中的微囊包括一個(gè)核和一個(gè)殼，其中的殼包括甲基纖維素。
10．權(quán)利要求9的過濾器，其中的微囊還包括葉綠酸。
11．權(quán)利要求9的過濾器，其中的微囊還包括焦谷氨酸鈉。
12．權(quán)利要求9的過濾器，其中的微囊還包括一種植物油。
13．權(quán)利要求9的過濾器，其中的核包括一種植物油和葉綠酸。
14．權(quán)利要求9的過濾器，其中的殼還包括焦谷氨酸鈉。
15．權(quán)利要求9的過濾器，其中的核包括植物油和葉綠酸，其中的殼還包括焦谷氨酸鈉。
16．權(quán)利要求9的過濾器，其中的吸濕劑為焦谷氨酸鈉。
17．一種吸煙裝置，包括固定在煙草體上的權(quán)利要求9的過濾器。
全文摘要
一種煙草煙霧過濾器,它包含其中分散有吸濕劑,如焦谷氨酸鈉的多孔基質(zhì),該吸濕劑能夠吸收煙草煙霧中的濕氣從而濕濾煙草煙霧。還有一種煙草煙霧過濾器,它包含其中分散有微囊的多孔基質(zhì)。這種微囊包含一種吸濕劑,如焦谷氨酸鈉。這種微囊進(jìn)一步優(yōu)選包含甲基纖維素、葉綠酸的一種或幾種和至少一種植物油。
文檔編號(hào)A24D3/00GK1204948SQ95198004
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1995年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月19日
發(fā)明者C·萊塞, R·W·馮博斯特 申請(qǐng)人:C·萊塞