BR112012033732B1 - material celulósico com um ou mais diluentes de fumaça na ou dentro da parede celular e seu método de preparação, artigo de fumo e seu método de preparação e uso de material celulósico - Google Patents

Abstract

MATERIAL CELULÓSICO E SEU MÉTODO´PARA A PREPARAÇÃO, ARTIGO DE FUMO E SEU MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DE UM ARTIGO DE FUMO E USO DO MATERIAL CELULÓSICO. A presente invenção refere-se a um material celulósico com um ou mais diluentes de fumaça dentro de sua estrutura celular e, opcionalmente, um ou mais diluentes de fumaça sobre sua superfície.

Description

[0001] A presente invenção descreve materiais celulósicos (como tabaco) que compreende um ou mais diluentes de fumaça, métodos para o preparo de tal material celulósico, e usos do mesmo.

[0002] Produtos de tabaco combustíveis ou artigos de fumo, como cigarros, produzem fumaça quando usados, gerada a partir da combustão incompleta do tabaco e/ou outras cargas. O termo "fumaça da corrente primária"refere-se à mistura de gases e material particulado (aerossol) movendo-se através do bastão de material fumável e passando através da extremidade do filtro. A fumaça da corrente primária contém fumaça que entra através da região acesa do artigo de fumo, e tipicamente contém componentes como "coque", nicotina e monóxido de carbono (CO) . Tais componentes são conhecidos na arte como "constituintes da fumaça".

[0003] Uma variedade de estratégias foram usadas na tentativa de diminuir o teor dos constituintes da fumaça, como a melhora da filtração seletiva da fumaça do cigarro.

[0004] Da mesma forma, por exemplo, é conhecida a inclusão de cargas no material fumável de artigos de fumo como cigarros, em particular, cargas não-combustiveis. Tais cargas incluem materiais inorgânicos, como a dolomita, terra diatomácea, carbonato de cálcio, óxido de magnésio, e alumina; e materiais orgânicos como amidos, celuloses, pectinas, e alginatos ou outros materiais conhecidos por aqueles familiarizados com a arte que possam atuar como ligantes da carga.

[0005] Porém, uma desvantagem de tais cargas é a de que eles podem alterar o gosto da fumaça e o sabor do artigo de fumo, o que pode ser inaceitável para os fumantes.

[0006] É conhecida a inclusão de diluentes em artigos de fumo tais como cigarros. Os diluentes são compostos que são vaporizados durante o ato de fumar e transferidos para a fumaça da corrente primária na forma de aerossol. Eles são geralmente escolhidos de forma que possam ser transferidos para a fumaça substancialmente intactos. Outros componentes da fumaça (componentes derivados de tabaco no caso de artigos de fumo contendo tabaco) são, portanto "diluídos" desta forma.

[0007] Tais diluentes de fumaça podem ser incluídos na forma sólida, por exemplo, como um pó, que é simplesmente misturado ao material celulósico ou à carga. Porém, tais pós são facilmente perdidos durante o processamento subsequente para formar um artigo de fumo.

[0008] Alternativamente, os diluentes de fumaça podem ser adicionados na forma de um liquido ou um gel, que é borrifado sobre, ou misturado com o material celulósico ou a carga, ou no qual o material celulósico ou a carga são revestidos, de forma que uma quantidade de diluente permaneça no material após a secagem. O diluente de fumaça pode ser incorporado com um liquido volátil, como um solvente apropriado, e borrifado sobre a carga ou o material de tabaco. É esperado que o solvente evapore, deixando o diluente de fumaça nas superficies do tabaco ou da carga.

[0009] Porém, estes métodos podem resultar em apenas uma cobertura superficial de diluente no material-alvo. A presença resultante do diluente de fumaça sobre a superfície do material celulósico ou carga pode ser adversamente afetada durante subsequente processamento para criar um artigo de fumo. Um problema adicional associado com a inclusão de um diluente desta forma é que ele pode afetar as propriedades superficiais do material celulósico, por exemplo, tornando-o pegajoso, o que tem um efeito seriamente adverso no processamento do material, em particular porque este terá uma tendência a se agregar e não irá fluir.

[0010] É desejável maximizar a quantidade de diluente de fumaça que pode ser incluído no material fumável para inclusão em artigos de fumo. É também desejável a adição de diluente de fumaça de tal forma que este não apresente problemas associados com o processamento do material fumável.

[0011] Pelo termo "processamento"entende-se qualquer aspecto de um método conhecido por alguém versado na arte para ser usado na manufatura de um produto de tabaco combustível. Por exemplo, a mistura, e o corte do material celulósico e a manufatura dos artigos de fumo.

[0012] É desejável prover um material celulósico que compreenda uma quantidade grande de um diluente de fumaça em comparação com materiais celulósicos comparáveis, sem afetar adversamente em excesso outras propriedades do material, e produtos nos quais este seja usado. Por exemplo, os constituintes do material fumável de um artigo de fumo, idealmente, fluem livremente com pegajosidade minima. Isto permite o fácil manuseio e processamento dos materiais. Além disso, é desejável que a adição de um diluente de fumaça, e a presença de um diluente de fumaça dentro do ou sobre o material celulósico, não afetem significativamente ou adversamente o sabor e o gosto de um artigo de fumo.

[0013] Uma vantagem da presente invenção é que esta possa prover um material fumável compreendendo material celulósico incorporando diluente(s) de fumaça, que também mantenha as características desejáveis do material fumável.

[0014] Uma vantagem adicional da presente invenção é que esta possa prover um método para a provisão de um material celulósico incorporando diluente(s) de fumaça em uma faixa de niveis de inclusão para facilitar a flexibilidade no potencial de otimização da diluição da fumaça.

[0015] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido aqui um material celulósico ao qual um diluente de fumaça foi adicionado, sendo pelo menos parte do diluente de fumaça retido no interior da estrutura celular do material celulósico, e sendo o diluente de fumaça mantido dentro e, opcionalmente, sobre, o material celulósico em uma quantidade maior que ou igual a 5% baseado no peso seco do material celulósico.

[0016] De acordo com um segundo aspecto, é provido um método para a preparação do material celulósico de acordo com o primeiro aspecto.

[0017] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido aqui um artigo de fumo compreendendo um material celulósico de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, e/ou preparado por um método de acordo com o segundo aspecto da presente invenção.

[0018] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é provido aqui um método para a produção de um artigo de fumo compreendendo a mistura de um material celulósico de acordo com o primeiro aspecto com um ou mais materiais celulósicos, e/ou outros constituintes de artigos de fumo.

[0019] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é provido aqui o uso de um material celulósico de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção na manufatura de um artigo de fumo.

[0020] Será observado pelos versados na arte que deve ser feito um balanceamento entre a inclusão do diluente de fumaça no material celulósico em uma quantidade suficiente para atingir a diluição desejada dos constituintes da fumaça, e a provisão de material celulósico que possa ser usado, sem problemas, em equipamentos de manufatura tipicos para artigos de fumo, isto é, um material celulósico que flua de forma suficientemente livre e não grude ou iniba de qualquer forma o maquinário para fazer cigarros. O alcance deste balanço é facilitado pela presente invenção, pois esta permite que mais diluente possa ser incluido no material celulósico tratado sem que a superfície do material celulósico seja afetada à extensão que cause a pegajosidade e a agregação indesejadas.

[0021] A expressão "material celulósico" como usada aqui refere-se a qualquer material compreendendo celulose. 0 material pode ser o tabaco, por exemplo, caule, lâmina, pó, tabaco reconstituído, ou uma mistura destes. Materiais de tabaco adequados incluem os tipos a seguir: tabaco Virginia ou curado em caldeira, tabaco Burley, tabaco Oriental, ou uma mistura de tabacos. O tabaco pode ser expandido, como o tabaco expandido por gelo seco (TEGS), ou processado por quaisquer outros meios como a extrusão. 0 tabaco em caules pode ser pré- processado ou não-processado, e pode ser, por exemplo, caule sólido (CS); caule seco moido (CSM); caule tratado por vapor (CTV) ; ou qualquer combinação destes. Preferencialmente, o tabaco com uma estrutura de poros abertos é usado como carreador de diluentes.

[0022] A expressão "dentro da estrutura celular" como usado aqui significa que o diluente de fumaça está localizado dentro ou no interior da parede celular das células do material celulósico, ou entre células adjacentes do material celulósico. O termo "retido" indica que pelo menos parte do diluente de fumaça permanece no interior da estrutura celular do material celulósico e aderido à superfície do material celulósico ao longo das condições tipicas de processamento à quais os materiais celulósicos a serem incluídos em um artigo de fumo serão submetidos, tais como a mistura e a incorporação em uma haste de material fumável. Sem estarem teoricamente ligados, a localização do diluente de fumaça na estrutura celular do material celulósico facilita o 'fluxo livre' e baixa propensão à agregação nos materiais impregnados.

[0023] Em certas modalidades, a massa do dito diluente de fumaça retido na estrutura celular do material celulósico, e, opcionalmente, sobre a superfície do material celulósico, é maior que ou igual a 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% ou 50% baseados na massa seca do material celulósico.

[0024] Em certas modalidades, o material celulósico é o CSM.

[0025] Em modalidades alternativas, o material celulósico é lâmina cortada ou TEGS. O TEGS é submetido a um processamento que causa a expansão da estrutura celular do tabaco. Isto possui a vantagem de permitir que mais diluente fique retido em sua estrutura celular, e/ou pode facilitar a penetração do diluente na estrutura celular.

[0026] Preferencialmente, o material celulósico possui um nivel de umidade adequado para o uso com equipamento convencional para processamento de artigos de fumo. Adicionalmente, o material celulósico tem preferencialmente uma consistência adequada para uso em equipamento convencional para processamento de artigos de fumo. Por exemplo, o material celulósico preferencialmente flui livremente e não adere ao maquinário para fazer cigarros, impedindo a manufatura.

[0027] Um nivel de umidade adequado para o material celulósico a ser usado com tais equipamentos é menor que cerca de 20%. Assim, preferencialmente, o material celulósico da presente invenção inclui não mais que 20% de umidade, mais preferencialmente o nivel de umidade do material celulósico não ultrapassa cerca de 18%, não ultrapassa cerca de 15% ou não ultrapassa cerca de 12%.

[0028] Os termos "diluente de fumaça" e "diluente" como usados aqui referem-se a um material para incorporação em um artigo de fumo que sirva para reduzir o teor dos constituintes da fumaça quando o material fumável entra em combustão e o artigo de fumo é consumido. Os diluentes de fumaça são adequados para incorporação no material fumável de um artigo de fumo.

[0029] O diluente é pelo menos um agente formador de aerossol que pode ser, por exemplo, um gerador de aerossol do tipo poliol, ou um gerador de aerossol não-poliol, preferencialmente um gerador de aerossol do tipo não-poliol. Este pode ser um sólido ou um liquido à temperatura ambiente, mas é preferencialmente liquido à temperatura ambiente. Polióis adequados incluem sorbitol, glicerol, e glicóis como o propilenoglicol ou o trietilenoglicol. Não-polióis adequados incliem álcoois mono-hidricos, hidrocarbonetos com alto ponto de ebulição, ácidos como o ácido lático, e ésteres como diacetina, triacetina, citrato de trietila ou miristato de isopropila.

[0030] Preferencialmente, o diluente de fumaça tem um ponto de fusão menos que cerca de 110, 105, 100, 95, 90, ou 85°C.

[0031] Na presente invenção, o diluente de fumaça é preferencialmente glicerol, triacetina, citrato de trietila ou miristato de isopropila.

[0032] Uma combinação de diluentes pode ser usada, em iguais ou diferentes proporções.

[0033] Algumas destas substâncias são conhecidas por serem incluídas em produtos de tabaco combustíveis para outros propósitos que não o de diluente de fumaça. Por exemplo, a triacetina e a diacetina foram previamente usados em artigos de fumo como geradores de aerossol não-polióis (WO 98/57556). TEGDA, triacetina e glicerol são plastificantes conhecidos. O glicerol é comumente usado como um umectante no tabaco por ser capaz de aprimorar as propriedades higroscópicas e mecânicas do tabaco. Em US 6,771,801, tabaco foi carregado com umectantes como glicerol, propilenoglicol, sorbitol ou dietilenoglicol na faixa de 4-15%. O glicerol foi usado como um material gerador de aerossol em um artigo de fumo, na faixa de 5-20% por massa do material em folhas (vide, por exemplo, WO 03/092416) . O glicerol foi também usado para melhorar a filtração da fumaça (US 3,674,540; US 5,860,428; US 6,397,852).

[0034] O diluente de fumaça pode estar presente no material celulósico de acordo com a invenção na forma de um sólido ou liquido à temperatura ambiente.

[0035] Em algumas modalidades, o diluente de fumaça é um material substancialmente solúvel em água. Em modalidades alternativas, o diluente de fumaça é um material insolúvel em água ou ligeiramente solúvel em água. Em outras modalidades, o diluente pode ser solúvel em solventes não-aquosos.

[0036] Métodos tradicionais para a adição de um diluente a um material celulósico podem resultar no revestimento da superfície do material celulósico pelo diluente. Em contraste, a presente invenção provê métodos que resultam na penetração de pelo menos parte do diluente de fumaça na estrutura celular do material celulósico.

[0037] Em modalidades preferenciais, a localização do diluente de fumaça no interior da estrutura celular do material celulósico, e, opcionalmente, na superfície do material celulósico, é atingida por um processo de impregnação que preferencialmente facilite a penetração do diluente na estrutura celular.

[0038] Os métodos de acordo com a presente invenção compreendem o uso de certas condições antes, durante, ou após a aplicação do diluente de fumaça ao material celulósico, e/ou o uso de um ou mais veículos com os quais o diluente é aplicado ao material celulósico.

[0039] Em algumas modalidades, os métodos envolvem submeter o material celulósico a uma ou mais etapas de tratamento antes ou durante a aplicação do diluente de fumaça. Estas etapas de tratamento têm a intenção de melhorar a penetração do diluente no material celulósico quando o diluente é aplicado. Por exemplo, o material celulósico pode ser submetido a um ou mais tratamentos que possam secar e/ou expulsar o ar que está presente no material. O material celulósico pode ser tratado de forma a romper pelo menos algumas das células, desta forma provendo meios pelos quais o diluente, quando aplicado, possa ganhar acesso ao interior da célula que pode ser, por outro lado, selado.

[0040] As etapas de tratamento que secam e/ou removem o ar do material celulósico incluem tratamento por aquecimento, tratamento a vácuo, impregnação liquida, tratamento com vapor, impregnação liquida sob pressão, liofilização, e o uso de fluidos supercriticos.

[0041] O tratamento por aquecimento envolve aquecer o material celulósico à total secura. Esta etapa de tratamento resulta ainda na expulsão do ar celular via expansão.

[0042] O tratamento a vácuo envolve a aplicação de vácuo pra expulsar o ar do material celulósico.

[0043] A impregnação liquida envolve a aplicação de liquido quente ao material celulósico frio, ou liquido frio ao material celulósico quente, para amaciar as paredes celulares e promover a remoção do ar celular via infusão liquida. A diferença de temperatura entre o liquido e o material pode ser de pelo menos 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ou 100°C, ou mais.

[0044] A impregnação liquida sob pressão envolve a aplicação de liquido quente ao material celulósico frio, ou liquido frio ao material celulósico quente, sob pressão. Este tratamento pode ainda incluir uma etapa de pré-tratamento a vácuo anterior à impregnação sob pressão, seguida por secagem a vácuo do material impregnado até que o nivel desejado de umidade tenha sido alcançado. O ar celular é removido por infusão liquida forçada.

[0045] O tratamento com vapor envolve a aplicação de vapor para amaciar as paredes celulares do material celulósico e a remoção do ar via infusão com vapor.

[0046] A liofilização pode ser usada para secar o material celulósico até secura total e remover o ar das células.

[0047] O ar pode ainda ser removido das células do material celulósico por infusão com fluidos supercriticos (por exemplo, CO2) seguida de expansão.

[0048] Em modalidades preferenciais, os métodos da presente invenção envolvem o uso de pelo menos duas etapas de tratamento.

[0049] Em modalidades preferenciais, o método envolve submeter o material celulósico a uma etapa de tratamento, que tem a função combinada de secar o material celulósico, e expulsar parcialmente o ar das células.

[0050] É possível que o tratamento do material celulósico facilite a penetração do diluente de fumaça na estrutura celular do material celulósico como um resultado do efeito combinado da secagem do material celulósico, e da expulsão parcial do ar resultantes do processo de secagem. A aplicação de diluente de fumaça na forma de uma solução ou suspensão resulta na entrada do diluente de fumaça das células celulósicas secas como um resultado do molhamento por capilaridade das paredes celulares.

[0051] O submetimento do material celulósico a uma etapa de tratamento envolvendo aquecimento é preferencial em algumas modalidades da invenção. É possível que a drenagem adicional do diluente de fumaça para dentro das células termotratadas ocorra enquanto o ar dentro das células contrai durante o resfriamento que segue o tratamento com aquecimento.

[0052] Os métodos da presente invenção podem ainda ser aplicados ao material de partida celulósico que seja um material celulósico pré-tratado, como lâminas cortadas, mistura de cortes, CSM, CTV ou TEGS. Quando tal material celulósico é usado, o método preferencialmente inclui uma etapa de tratamento envolvendo o aquecimento do material celulósico pré-tratado, de forma a aumentar a penetração ou impregnação do diluente de fumaça na estrutura celular do material celulósico.

[0053] Em modalidades da presente invenção envolvendo tratamento a quente, o material celulósico é preferencialmente tratado por pelo menos cerca de 5 minutos, preferencialmente pelo menos cerca de 10 minutos, preferencialmente pelo menos cerca de 20 minutos, preferencialmente pelo menos cerca de 30 minutos, e mais preferencialmente cerca de 30-45 minutos.

[0054] Em modalidades da presente invenção envolvendo tratamento a quente, a etapa de tratamento a quente pode ser realizada sob pressão. Os materiais podem ainda ser submetidos a tratamento com vapor e/ou vácuo. Calor, vapor, vácuo e/ou pressão podem ser aplicados individualmente ou sequencialmente. A combinação de processos mais adequada pode ser dependente do material particular de partida usado, e pode envolver uma abordagem iterativa empirica.

[0055] Se o tratamento não for pressurizado, a temperatura usada pode ser pelo menos cerca de 90°C, preferencialmente cerca de 100°C, mais preferencialmente cerca de 105-110°C.

[0056] Os métodos de acordo com a presente invenção incluem ainda uma etapa de aplicação do diluente de fumaça ao material celulósico. Em alguns casos, diluentes de fumaça liquidos podem ser aplicados diretamente ao material celulósico.

[0057] Em algumas modalidades, o diluente de fumaça é aplicado na forma de uma solução, uma emulsão, ou uma suspensão. Para o preparo destas, o diluente de fumaça é misturado com um ou mais veiculos. Veiculos adequados incluem água; solventes orgânicos como álcoois, hidrocarbonetos ou outros solventes de base orgânica apropriados; liquidos ou gases como dióxido de carbono (que pode ser supercritico) ; ou outros agentes ou veiculos adequados capazes de formar uma solução, emulsão, ou suspensão do diluente de fumaça. Veiculos adequados incluem água; álcoois, como metanol e etanol; dióxido de carbono liquido ou gasoso. A escolha do veiculo é preferencialmente compatível com a tecnologia de processamento do tabaco. O uso de um veiculo aquoso é particularmente preferido, pois evita o uso de grandes volumes de solventes inflamáveis.

[0058] O veiculo pode ser um solvente, no qual um ou mais diluentes de fumaça possam ser solúveis. Quando mais de um diluente de fumaça é usado, o veiculo pode ser um solvente para um ou mais dentre os diluentes.

[0059] Em algumas modalidades, o veiculo é apto a penetrar a parede celular do material celulósico.

[0060] O veiculo pode ser um agente que possua propriedades de secagem, sendo volátil abaixo ou próximo de temperaturas como aquelas usadas quando o diluente de fumaça é aplicado ao material celulósico.

[0061] É possivel que uma forma pela qual o uso de um veiculo possa facilitar a penetração do diluente de fumaça na estrutura celular do material celulósico seja pelo auxilio na remoção da umidade residual de dentro da parede celular do material celulósico, e/ou pela facilitação da entrada do diluente de fumaça na célula.

[0062] Quando o veiculo é um liquido, o diluente de fumaça pode estar em solução, suspensão, ou provido como uma emulsão com o veiculo. Em modalidades preferenciais, o diluente de fumaça está na forma de uma solução ou emulsão. Em algumas modalidades, o diluente de fumaça pode estar na forma de uma solução ou emulsão aquosa.

[0063] Em algumas modalidades, o diluente de fumaça está na forma de uma solução ao invés de uma suspensão. Isto é preferido, visto que a aplicação de uma suspensão pode resultar em maior deposição superficial do diluente de fumaça sobre o material celulósico ao invés de sua entrada na estrutura celular.

[0064] Um misturador de alto cisalhamento pode ser usado para preparar o diluente de fumaça e/ou qualquer veiculo para aplicação ao material celulósico. Tal processamento tipicamente gera goticulas muito pequenas de diluente e/ou veiculo.

[0065] É possível que o processamento desta forma melhore a eficiência da penetração do diluente na estrutura celular do material celulósico, como um resultado do tamanho pequeno das gotículas do diluente. Isto pode particularmente ser o caso no qual o diluente de fumaça é um líquido ligeiramente solúvel ou insolúvel em água que é misturado com água para formar uma emulsão aquosa.

[0066] Emulsões de diluentes de fumaça de acordo com a presente invenção devem permanecer estáveis, onde o diluente não deve sofrer mudanças químicas durante a preparação da emulsão e sua aplicação ao material celulósico. Em algumas modalidades isto pode ser alcançado pela mistura contínua com alto cisalhamento da emulsão antes ou durante o processo de aplicação, e/ou pela adição de agentes emulsificantes selecionados.

[0067] A solubilidade de emulsões de acordo com a presente invenção pode ser melhorada por meios conhecidos como, por exemplo, tecnologias de emulsão aquecida convencionais.

[0068] A composição dos diluentes de fumaça incorporados ou providos com um ou mais veículos pode ser calculada de forma que o material celulósico que resulta da adição da emulsão ao material celulósico compreenda o nível de diluente (baseado na massa seca inicial do material celulósico) e o nível de umidade desejados.

[0069] A aplicação do diluente de fumaça ao material celulósico pode ser realizada pelo molhamento e/ou a mistura do material celulósico em um excesso de diluente de fumaça, seguida da filtragem do diluente em excesso; a saturação do material celulósico com o nível necessário de diluente de fumaça; o borrifamento do material celulósico com um diluente de fumaça e/ou o borrifamento pressurizado do material celulósico com um diluente de fumaça. 0 refluxo dos materiais com diluente no veiculo seguido por métodos evaporativos para remover o veiculo, por exemplo, tecnologias de evaporação a vácuo, podem ainda ser usados.

[0070] Em modalidades de acordo com o segundo aspecto da presente invenção envolvendo o aquecimento do material celulósico, o diluente de fumaça é preferencialmente posto em contato com o material celulósico enquanto o material celulósico está quente.

[0071] A aplicação do diluente de fumaça ao material celulósico pode ser realizada a temperaturas elevadas. Por exemplo, a temperaturas maiores que cerca de 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 105°C, ou 110°C.

[0072] Em modalidades onde o material celulósico e o diluente de fumaça são misturados, a mistura é preferencialmente branda, para prevenir a degradação do tamanho do material celulósico. Por exemplo, um misturador orbital pode ser usado.

[0073] Em modalidades nas quais o material celulósico é borrifado com um diluente de fumaça, o método pode envolver o borrifamento consistente otimizado de diluente sobre uma cortina de material celulósico. A taxa de aplicação pode ser consistente de forma a prover uma carga consistente desejada de diluente e prover um nivel de umidade consistente para o material celulósico. Adicionalmente, pode ser vantajoso ter um ou mais dentre: uma área superficial ótima para o material celulósico (por exemplo, tendo o despejo de pequenos fragmentos de material celulósico quase separados); um fluxo consistente de material celulósico; e um estágio de resfriamento após a etapa de borrifamento e/ou um tempo de espera após a etapa de borrifamento. Tecnologias convencionais de borrifamento e/ou bombeamento podem ser usadas para alcançar o borrifamento discutido aqui.

[0074] Em algumas modalidades, o material celulósico (preferencialmente enquanto quente) é molhado ou misturado com um excesso de diluente de fumaça (preferencialmente na forma de uma solução ou emulsão aquosa).

[0075] Em uma modalidade preferencial, um sistema de liberação de diluente de acordo com o segundo aspecto da presente invenção envolve submeter o material celulósico a um tratamento como tratamento a quente, tratamento a vácuo, impregnação liquida, tratamento a vapor, ou liofilização, antes e/ou durante o tratamento do material celulósico com diluente de fumaça. Preferencialmente, o sistema de liberação de diluente envolve submeter o material celulósico a um tratamento a quente, seguido pelo molhamento e/ou borrifamento do material celulósico com diluente de fumaça.

[0076] O material celulósico é então seco até um nivel de umidade adequado, e pode, opcionalmente, ser peneirado.

[0077] O material celulósico de acordo com a presente invenção pode então ser usado na preparação de um artigo de fumo.

[0078] De acordo com a presente invenção, é provido aqui um artigo de fumo compreendendo um material celulósico de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, e/ou preparado por um método de acordo com um segundo aspecto da presente invenção.

[0079] Em modalidades preferenciais, o material celulósico compreendendo o diluente de fumaça é submetido a um processamento minimo antes de sua incorporação em um artigo de fumo.

[0080] Pelo termo "processamento" entende-se qualquer aspecto de um método conhecido por alguém versado na arte que seja usado na manufatura de um produto combustível de tabaco, por exemplo, a mistura e o corte do material celulósico e a manufatura de artigos de fumo.

[0081] Preferencialmente, o artigo de fumo compreende um cigarro.

[0082] Em modalidades preferenciais, o artigo de fumo inclui uma carga fumável compreendendo pelo menos 5%, pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30% ou pelo menos 35%, pelo menos 40% ou pelo menos 45%, ou pelo menos 50%, em massa, de diluente de fumaça.

[0083] De acordo com a presente invenção, são providos métodos para a produção de um artigo de fumo compreendendo a mistura de um material celulósico da presente invenção com um ou mais outros materiais celulósicos, e/ou outros constituintes de artigos de fumo.

[0084] Em um aspecto adicional, é provido o uso de um material celulósico da presente invenção na manufatura de um artigo de fumo.

[0085] A presente invenção será agora descrita por meio de exemplos, nos quais é feita referência às seguintes figuras: A Figura 1 que ilustra um esquema para uma modalidade de um método de fluxo de borrifamento continuo através de um secador de tambor cilíndrico rotatório inclinado; A Figura 2 que ilustra um esquema para um método de aplicação de calor, vapor, vácuo e/ou pressão, em combinação adequada, ou sequencialmente, enquanto os materiais celulósicos são agitados em um equipamento mistura em batelada; A Figura 3A apresenta uma imagem de um Crio-Microscópio Eletrônico de Varredura (Crio-MEV) mostrando a estrutura celular do material celulósico; e A Figura 3B apresenta uma imagem de um Crio-Microscópio Eletrônico de Varredura (Crio-MEV) mostrando a estrutura celular do material celulósico após a impregnação com um diluente, de acordo com a invenção.

[0086] A esse respeito, a Figura 1, que ilustra um método de fluxo continuo através de borrifamento, mostra um tanque de armazenamento 1, que pode ser usado para conter o diluente de fumaça ou uma solução ou emulsão aquosas do mesmo. O tanque de armazenamento pode ter comunicação de fluidos com um misturador de alto cisalhamento 2, como um misturador em linha Silverson, por meio de linhas de conexão 3, de forma que uma solução e/ou emulsão aquosas possam ser mantidas pelo reciclo do conteúdo do tanque de armazenamento através do misturador de alto cisalhamento 2.

[0087] Material celulósico seco (como CSM com um nivel de umidade de 6-7%) é aquecido enquanto passa através de um secador 4 (como o fluxo através do secador de cilindro rotatório inclinado) fazendo com que o ar dentro das células expanda. O secador 4 pode ter comunicação de fluido com o recipiente de armazenamento por meio de um sistema de borrifamento que pode compreender linhas de conexão 5, uma bomba 6, uma válvula de alivio de segurança 7, uma válvula de estrangulamento 8, um sistema de borrifamento 9, e um manómetro 10. Preferencialmente o sistema de borrifamento (como um bico ou cabeça de borrifamento) está próximo à saida do secador.

[0088] Conforme o secador cilíndrico 4 gira, uma solução ou uma emulsão aquosas de diluente de fumaça são borrifadas a uma taxa apropriada, preferencialmente constante, por meio do sistema de borrifamento 9 sobre uma cortina descendente de material celulósico quente pouco antes da saida do material celulósico do secador 4 para uma esteira 11.

[0089] O material celulósico na esteira pode repousar por um periodo (por exemplo, cerca de pelo menos 12 horas) durante o qual o material celulósico esfria. O material celulósico esfriado pode, opcionalmente, ser seco a um nivel de umidade aceitável para a mistura e a manufatura do cigarro.

[0090] O termo "repouso" como usado aqui é um termo convencional na arte da manufatura de artigos de fumo, e refere-se à etapa de aumentar o nivel de mistura no material celulósico.

[0091] A Figura 2 mostra um processo de mistura em batelada pelo qual uma emulsão é emulsificada ou misturada por meio de um misturador de alto cisalhamento.

[0092] O tanque de armazenamento contendo o diluente de fumaça ou uma solução ou emulsão aquosa deste, e seu fluxo até o sistema de borrifamento, são similares àqueles descritos com respeito à Figura 1. Em particular, os componentes 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 e 10 são os mesmos mostrados com respeito à Figura 1.

[0093] Adicionalmente, o aparato tem comunicação de fluidos com um tanque de mistura 12, por meio de um sistema de borrifamento 14. O tanque 12 pode ser aquecido, por exemplo, por uma camisa aquecida por vapor 13. O material celulósico no tanque 12 é agitado, por exemplo, por meio de um sistema de mistura 15, e/ou um raspador de paredes 16, e estes sistemas de agitação podem operar independentemente.

[0094] Uma solução ou uma emulsão aquosa de diluente de fumaça são borrifadas sobre o material celulósico que é agitado por meio dos sistemas de agitação. O tanque de mistura 12 pode compreender um sistema 17 pelo qual vapor pode ser injetado no tanque, de forma que o tanque possa ser pressurizado (18), ou despressurizado (19) . O tanque de mistura pode ser equipado com um manómetro 20 e uma válvula de alivio de segurança 21. Exemplos Exemplo 1 - Impregnação de diluente usando um misturador orbital

[0095] Caule seco moido de tabaco (CSM) foi impregnado com diferentes diluentes de acordo com o procedimento a seguir, e o nivel de impregnação foi observado.

[0096] CSM foi seco em um forno entre 105 e 110°C por cerca de 30-45 minutos, até que o tabaco estivesse totalmente seco.

[0097] Uma solução (ou emulsão) aquosa de diluente de fumaça foi preparada usando um misturador de alto cisalhamento Silverson, e esta solução ou emulsão foi adicionada ao CSM quente. 0 CSM e a solução (ou emulsão) de diluente de fumaça foram então misturados usando um misturador orbital, e deixou- se que esfriassem.

[0098] A mistura foi então seca em uma bandeja revestida com folha de aluminio a 22°C e 60% de umidade relativa, por cerca de 12 horas. Em alguns casos, quando necessário, a mistura foi seca adicionalmente, ao ar, à temperatura ambiente.

[0099] Em alguns casos, quando necessário, o material celulósico foi peneirado com cuidado usando uma peneira de cascalho.

[0100] Observou-se que os materiais resultantes fluiam livremente e não eram pegajosos.

[0101] O nivel de impregnação do CSM com diferentes diluentes de fumaça é mostrado na Tabela 1. Os niveis desejados de impregnação são mostrados, com os niveis reais de impregnação por diluente mostrados entre parênteses para comparação.

[0102] Foi observado que o CSM seco absorve até 70% de liquido por massa sem drenagem ou 'empoçamento' excessivos. Tabela 1

[0103] Misturas do CSM impregnado e lâmina foram então preparadas nos quais o CSM e a lâmina estavam presentes em quantidades iguais.

[0104] As diferentes misturas apresentaram uma faixa ampla de niveis de diluente, e estes estão sumarizados na Tabela 2.

[0105] Observou-se que todas as misturas fluiam livremente e não eram pegajosas, e eram adequadas para o uso em maquinário convencional para fazer cigarros. Tabela 2

Exemplo 2 - Impregnação de diluente usando um processo de borrifamento contínuo, com fluxo através de um secador de tambor rotatório cilíndrico inclinado

[0106] Caule seco moido de tabaco (CSM) foi impregnado com triacetina de acordo com o procedimento a seguir, que é mostrado na Figura 1, e o nivel de diluente nos cigarros contendo o tabaco impregnado foi observado.

[0107] O CSM foi seco até cerca de 6% de umidade usando um secador com fluxo através de um tambor rotatório inclinado, de acordo com procedimentos convencionais empregados na secagem de tabaco.

[0108] Em um segundo tratamento, uma emulsão de triacetina / água foi borrifada sobre uma cortina cadente quente do CSM pré-seco utilizando um secador com fluxo através de um tambor rotatório cilíndrico inclinado modificado para incluir um sistema de borrifamento contínuo próximo ao ponto de saída do material.

[0109] O material de saída, com o nível de impregnação de diluente e o conteúdo de água (tipicamente 18%) desejado, foi então coletado e ficou em repouso.

[0110] O material foi seco até o conteúdo de umidade final necessário (tipicamente 13%) por meio de secagem adicional em tambor rotatório. O material resultante fluía livremente e não era pegajoso, e poderia ser misturado satisfatoriamente com outros tabacos às razões necessárias por meio de métodos convencionais para processamento de tabaco.

[0111] Foram manufaturados cigarros usando uma mistura de 50% de lâmina e 50% de CSM impregnado (Tabela 3 - cigarro TESTE).

[0112] O nível de impregnação medido para o CSM foi de 20% de triacetina. O nível de triacetina medido na mistura final foi de 7% (a redução no nível de diluente pode ser atribuída a perdas no processo).

[0113] A composição química da fumaça dos cigarros é mostrada na Tabela 3 (MPT, Material Particulado Total; MPSLN, Material Particulado Seco Livre de Nicotina). Os cigarros foram manufaturados utilizando métodos e maquinário convencionais para manufatura de cigarros. Os cigarros de controle foram manufaturados usando uma mistura de lâmina. Todos os cigarros foram manufaturados usando as mesmas especificações de papel e filtro. Tabela 3

[0114] A diluição da fumaça foi calculada como segue: [triacetina na fumaça (mg/cigarro) / MPSLN (mg/cigarro)] x 100

[0115] Filtros de cigarro comumente têm triacetina adicionada como um 'plastificante' para aumentar a firmeza do filtro. A diluição observada no cigarro de controle deve-se provavelmente à transferência da triacetina do filtro para a fumaça.

[0116] Os dados mostrados na Tabela 3 indicam claramente que o CSM impregnado com triacetina incorporado na mistura de tabaco atua como um diluente de fumaça eficiente, transferindo quantidades substanciais de triacetina para a fumaça. Exemplo 3: impregnação de diluente usando um processo de mistura em batelada

[0117] Caule de tabaco seco moido (CSM) foi impregnado com triacetina de acordo com o procedimento a seguir, que é mostrado na Figura 2, e foram produzidas crio-micrografias eletrônicas de varredura do material após a impregnação com o diluente. O nivel de diluente nos cigarros contendo o tabaco impregnado também foi observado.

[0118] 2 kg de CSM foram colocados em um tanque de mistura equipado com um raspador de paredes, um misturador, uma camisa de aquecimento, injeção de vapor, e capacidades de pressão e vácuo. O sistema de mistura foi ativado e operou continuamente ao longo do procedimento. A umidade do CSM foi aumentada até aproximadamente 35% por injeção de vapor. Ao mesmo tempo, a temperatura da camisa do misturador foi aumentada para 7 0°C.

[0119] 860 g de triacetina foram emulsifiçados em 400 g de água em um tanque separado por pelo menos 90 segundos.

[0120] A emulsão de triacetina foi então adicionada ao misturador durante um periodo de 70 segundos. O CSM foi subsequentemente misturado por 3 minutos e seco até umidade adequada pelo aumento da temperatura da camisa do tanque de mistura a 94 °C e pelo funcionamento da bomba de vácuo a 450 mbar por 37 segundos.

[0121] O nivel desejado de impregnação de triacetina foi de 30%, e o nivel medido foi de 33%.

[0122] O material resultante fluia livremente e não era pegajoso.

[0123] Imagens de crio-microscopia eletrônica de varredura do material de tabaco antes e após a incorporação de triacetina são mostradas nas Figuras 3A e 3B. A Figura 3A mostra o CSM de controle não-processado, e pode ser visto que a estrutura celular está livre de material. Em contraste, a Figura 3B indica claramente a presença de triacetina dentro da estrutura celular.

[0124] A capacidade de diluição de fumaça do material CSM impregnado com triacetina de acordo com o método descrito foi observada.

[0125] Foram manufaturados cigarros usando uma mistura de 50% de lâmina e 50% de CSM impregnado. O nivel desejado de impregnação do CSM por triacetina era de 20%, e o nivel de impregnação medido foi de 21%. O nivel de triacetina medido na mistura final foi 8% (a redução no nivel de diluente pode ser atribuída a perdas de processo).

[0126] A composição quimica da fumaça dos cigarros é mostrada na Tabela 4. Os cigarros foram manufaturados utilizando métodos e maquinário convencionais para manufatura de cigarros. Os cigarros REFERÊNCIA foram manufaturados usando uma mistura de lâmina, os cigarros CONTROLE - MISTURA CSM compreenderam 50% de lâmina e 50% de CSM não-impregnado, e os cigarros TESTE foram manufaturados usando uma mistura de 50% de lâmina e 50% de CSM impregnado como descrito acima. Todos os cigarros foram manufaturados usando as mesmas especificações de papel e filtro. Tabela 4

(* arredondado para uma casa decimal)

[0127] Os dados mostrados na Tabela 4 indicam claramente que o CSM impregnado com triacetina incorporado na mistura de tabaco atua como um material de diluição de fumaça eficiente, transferindo quantidades substanciais de triacetina para a fumaça.

Claims (24)

1. Material celulósico com um ou mais diluentes de fumaça na ou dentro da parede celular das células do material celulósico caracterizado por a massa do diluente de fumaça propriamente dito ser maior que ou igual a 5% com base na massa seca do material celulósico.

2. Material celulósico de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por compreender adicionalmente um ou mais diluentes de fumaça em sua superfície.

3. Material celulósico de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado por o material celulósico propriamente dito ter não mais que 20% de umidade.

4. Material celulósico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado por o material celulósico propriamente dito ser um material de tabaco.

5. Material celulósico de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por o diluente estar retido na ou dentro da parede celular das células do material de tabaco quando usado em um produto de tabaco.

6. Material celulósico de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por o diluente estar retido na superfície do material de tabaco quando usado em um produto de tabaco.

7. Material celulósico de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6 caracterizado por o material de tabaco propriamente dito ser selecionado do qrupo consistindo em: caule sólido, caule seco moido, caule tratado por vapor, lâmina cortada, peciolos, TEGS, tabaco reconstituído, mistura de cortes e misturas destes.

8. Material celulósico de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por o material de tabaco propriamente dito ser caule seco moido.

9. Material celulósico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 caracterizado por o diluente de fumaça propriamente dito ter um ponto de fusão menor que 95°C.

10. Material celulósico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9 caracterizado por o diluente de fumaça ser um liquido insolúvel em áqua.

11. Material celulósico de acordo com a reivindicação 10 caracterizado por o diluente de fumaça ser um ou mais compostos do qrupo consistindo em: qlicerol, triacetina, citrato de trietila, e miristato de isopropila.

12. Método para a preparação de um material celulósico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender submeter o material celulósico a um ou mais tratamentos selecionados do grupo consistindo em: tratamento a quente, tratamento a vácuo, tratamento por impregnação liquida, tratamento por vapor ou liofilização, antes e/ou durante a aplicação de um diluente de fumaça, em que tratamento por impregnação liquida envolve aplicar liquido quente ao material celulósico frio ou liquido frio ao material celulósico quente e adicionar o diluente de fumaça ao material celulósico.

13. Método de acordo com a reivindicação 12 caracterizado pelo fato de que os referidos tratamentos do material celulósico são para reduzir sua umidade.

14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13 caracterizado por o diluente de fumaça ser incluído ou combinado com um veiculo.

15. Método de acordo com a reivindicação 14 caracterizado por o veiculo ser a água, um álcool ou dióxido de carbono liquido ou gasoso.

16. Método de acordo com a reivindicação 14 ou 15 caracterizado por o diluente de fumaça estar na forma de uma solução ou emulsão aquosa antes de sua retenção pelo material celulósico.

17. Método de acordo com a reivindicação 16 caracterizado por a solução ou emulsão aquosa ser preparada por um método compreendendo mistura com alto cisalhamento.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17 caracterizado por o diluente de fumaça ser adicionado à estrutura celular usando um método de borrifamento continuo ou de mistura em batelada.

19. Artigo de fumo caracterizado por compreender um material celulósico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

20. Artigo de fumo de acordo com a reivindicação 19 caracterizado por o artigo ser um cigarro.

21. Método para a preparação de um artigo de fumo caracterizado por compreender a mistura do material celulósico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 com outros materiais celulósicos ou constituintes de artigos de fumo.

22. Uso do material celulósico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o uso propriamente dito ser para a manufatura de um artigo de fumo.

23. Método para a preparação de um artigo de fumo caracterizado por compreender a mistura do material celulósico preparado pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 12 a 18 com outros materiais celulósicos ou constituintes de artigos de fumo.

24. Uso do material celulósico preparado pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 12 a 18, caracterizado por o uso propriamente dito ser para a manufatura de um artigo de fumo.

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