CN101925309A - 吸烟制品 - Google Patents

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CN101925309A CN2009801025893A CN200980102589A CN101925309A CN 101925309 A CN101925309 A CN 101925309A CN 2009801025893 A CN2009801025893 A CN 2009801025893A CN 200980102589 A CN200980102589 A CN 200980102589A CN 101925309 A CN101925309 A CN 101925309A
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维萨·昆纳里
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Abstract

本发明涉及一种吸烟制品,该吸烟制品包括:烟草、抗吸入装置以及与烟草结合的化学加热源。根据本发明,加热源包括加热室并且由外部激励触发。本发明还涉及一种用于生产吸烟制品的方法。

Description

吸烟制品
发明领域
本发明涉及一种如权利要求1的开端所界定的吸烟制品(smokingarticle)以及涉及一种如权利要求16和21的开端所界定的用于制备吸烟制品的方法。
发明背景
由于烟草中的尼古丁的上瘾的性质,吸烟者很难彻底地戒烟。可接受的替代方案是以替代吸烟的一些其它形式或一些其它方式来布置尼古丁。
用于替代香烟和/或帮助戒烟的已知制品包括:添加有尼古丁的口香糖、硬膏剂、鼻喷雾剂或锭剂。
这些制品的问题在于它们的使用不提供吸烟的体验。吸烟者希望具有实际的吸烟体验,凭此他们希望例如在他们的口腔中感受烟草和烟的味道。
专利公布US 7290549公开了一种无烟的吸烟制品。该吸烟制品包含烟草和无烟的化学加热源,该化学加热源加热烟草并使其挥发,提供了烟草香味或烟草香味的气溶胶。该加热源的加热室包括通过易碎的分隔物分隔开的加热筒以及活化溶液(activating solution)(例如,氯化钾和硝酸盐的溶液),加热筒包含能够产生热的化合物(例如,镁和铁)。在该制品中,通过打破分隔物来组合加热筒与活化溶液,从而提供放热反应。
该无烟的吸烟制品的问题是温度缓慢上升至烟草的最佳挥发温度区域(optimum volatilization temperature region),该最佳挥发温度区域为约125℃至150℃。另外,该吸烟制品需要两个单独的室被组合来启动放热反应。
专利公布EP 0371285公开了一种包括烟草、过滤器元件和加热源的吸烟制品。该加热源包含当与水接触时能够进行放热反应的材料(例如,金属氧化物和无水的金属硫酸盐)。水与该加热源的组分之间的接触形成加热烟草并使其挥发的热。反应中需要的水可以被注入加热源中,其可以被结合在单独的可破裂的胶囊中或可以被结合在固体盐、水合盐中。
专利公布US 5285798公开了一种包括烟草、过滤器元件和加热源的吸烟制品。加热源的包括至少两种金属试剂的化学试剂当与诸如水的电解质溶液接触时,电化学地相互作用。该电化学的相互作用产生加热烟草并使其挥发的热。
上述吸烟制品的问题在于:提供放热反应的水必需与吸烟制品中的共同反应化合物分隔开。这些吸烟制品总是需要单独的水胶囊、注水或从含水盐中释放水以提供放热的放热反应。
发明目的
本发明的目的是公开一种结构和操作简单的新型无烟的吸烟制品,且其中加热源快速达到烟草的最佳挥发区域的温度,而不需要液体/水的单独的添加或单独的室。本发明的吸烟制品的一个进一步的目的是:在不燃烧烟草或其它成分、不具有外部的烟且在不生成诸如一氧化碳的任何燃烧产物的情况下,给吸烟者提供吸烟的体验。本发明的一个具体目的是减轻以上提及的问题。
本发明的一个进一步目的是公开一种用于生产吸烟制品的方法。
发明概述
通过权利要求1中呈现的来表征根据本发明的吸烟制品。
通过权利要求16和21中呈现的来表征根据本发明的用于生产吸烟制品的方法。
根据本发明的吸烟制品包括:烟草、抗吸入装置(suction resistance)以及与烟草结合的化学加热源。化学加热源包括由一个连续的体积构成的加热室并由外部热和/或氧气激励(oxygen excitation)来触发。化学加热源是基于放热反应的。
加热室可以是封闭的。
在加热室中形成的热快速地达到烟草的优选挥发区域125℃至150℃并且将温度保持在该区域内。该热使得从烟草中挥发香味和尼古丁。在优选的挥发区域内,烟草香味和诸如尼古丁的其它活性剂可以被最好地释放而没有烟的燃烧或产生。
加热室包含能够产生热的化合物。所述化合物通常包括金属和/或强的含氧氧化剂。所述金属可以是过渡金属、碱金属、碱土金属和/或一些其它族的金属。典型的可应用的金属的例子包括:铁(Fe)、铝(Al)、镁(Mg)、锂(Li)、钴(Co)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、硅(Si),优选铁。强的含氧氧化剂可以是金属氧化物、金属过氧化物和/或金属氧化物盐,例如,高锰酸钾、二氧化锰、四氧化三铅、过氧化钡、溴酸盐、氯酸盐等。强的含氧氧化剂优选为高锰酸钾(KMnO4)或氧气。
化合物被选择为使得产生安全的反应并且使得由该反应产生的温度快速地上升至不是过高的最大温度,并且使得该反应中热的产生持续长的时间。
在本发明的一个优选实施方案中,化合物是无水的。
加热室还可以包含反应催化剂,例如碳。
还可以将与起始化合物结合的惰性填料材料添加到加热室中。惰性填料材料还可以包含可例如累积热的典型添加剂,例如粘合剂。
加热室由保持通过加热室反应产生的温度的材料制成,并且通常温度为约220℃。保持反应中产生的温度和压力以及反应中形成的化合物的基于聚合物的材料、基于纸的材料、基于天然纤维的材料、基于陶瓷的材料、基于玻璃的材料和/或基于金属的材料,可以用于制造加热室。基于聚合物的材料可以包括聚丙烯、聚乙烯、其它聚烯烃、聚酯和/或其它等效聚合物材料和/或其混合物。基于纸的材料可以包括纸和/或涂料纸和/或基于天然纤维的其它材料。
当使用氧气作为氧化剂时,加热室的材料是不透氧气的。
加热室可以设置有隔热层(heat insulating layer)和/或热累积层。当加热室由诸如铝的导热材料制成时,其优选设置有隔热层。隔热层可以由诸如纺织品、纸板或聚苯乙烯的天然的或合成的聚合物材料制成或由陶瓷、基于玻璃的材料或基于金属的材料制成。热累积层使得能够获得稳定的和较久持续的最佳热。热累积层可以由例如蜡制成。
触发加热源的外部激励是热和/或氧气。如下提供热:通过例如使用火柴或打火机点火;通过使用例如电热电阻丝的电;通过雷管和/或其它启动热提供激励(starting heat providing excitation)。所应用的氧气通常可以是被包含在例如通过如下方式与加热源接触的空气中的氧气:通过打破不透氧气的密封加热室的壁;通过在由不透氧气的保护膜/包装覆盖的吸烟制品中去除该膜/包装;和/或通过以等效的方式使不透氧气的加热室与空气接触。
在本发明的一个优选实施方案中,加热源包含作为化合物的铁和高锰酸钾。通过利用火柴、打火机、雷管和/或电阻丝将启动热引入至混合物中来触发起始物料之间的反应。在启动反应时不需要氧气。
可以通过化合物的重量比调节反应中产生的反应速率和热。还根据加热室中的涂覆材料的导热率选择重量比。
在本发明的一个优选实施方案中,高锰酸钾与铁之间的重量比为从5/95至95/5的范围,优选为从25/75至50/50的范围,并且更优选为30/70。
在本发明的另一优选实施方案中,加热室包含铁、硫化钠和碳,它们根据以下反应在氧气或空气的存在下相互接触:
Na2S×H2O+C+Fe+CaO+O2
Na2SO4+CaCO3+FenOm(氧化铁)
通过碳的催化效应,铁变热并进一步增加反应中产生的热。硫化钠可以是含水的或无水的。氧化钙与硫化钠结晶水反应并且反应中产生的温度更快地上升。加热室的材料是不透氧气的。
烟草可以包括可能已经通过烟草行业中已知的生烟草加工方法加工的一种类型的烟草和/或烟草的混合物。烟草和/或其混合物可以包括已经以许多不同方式加工的烟草,例如,细切烟草、烟草卷条、烟草片、烟草尘、加工过的烟草、经挤压的烟草、重建的烟草(reconstructed tobacco)、烟草萃取物以及烟草行业中使用的烟草的等效加工形式。烟草萃取物包括例如烟草香精、烟草的芳香油、喷雾干燥和冷冻干燥的烟草萃取物以及制备烟草原料中使用的相应烟草萃取物。
并且,可以将诸如薄荷醇、香草醛、可可、欧亚甘草、肉桂醛及类似物的调味剂以及用于生产烟草的烟草芳香改性剂和其它改性剂、添加剂和填料以及尼古丁添加到烟草中。
吸烟制品的烟草中包括的尼古丁的量通常为0.1mg至1.0mg。
当吸香烟时,吸烟制品的抗吸入装置提供阻力,并且吸烟者能够以这种方式使用该吸入节奏来控制他的或她的吸烟节奏。抗吸入装置优选被设置在吸烟制品的一端。
在本发明的一个优选实施方案中,抗吸入装置是防止烟草与吸烟者接触和/或过滤烟草挥发期间形成的诸如焦油的任何有害产物的过滤器。
吸烟制品还可以包括用于触发加热源的与加热源结合的热提供元件。热提供元件可以是借此例如通过咬住吸烟制品来触发加热室的雷管、或当电流被引导至线时强烈加热的诸如钨的电阻丝、保险丝(fuse)和/或将启动热引导至加热室的点火带(firing tape)。
吸烟制品还可以包括冷却由使用者吸入和呼吸的且由烟草的气化形成的烟的冷却部件。冷却部件还使得人们能够调节源自细切烟草的烟的量。冷却部件的流动截面等于或基本上小于吸烟制品的流动截面。将冷却部件的横截面调节为小于吸烟制品的横截面降低了将被吸入的烟的量并延长了吸烟制品的使用时间。冷却部件优选被设置在抗吸入装置与烟草之间。
冷却部件的材料包括任何隔热的和耐热的材料,优选耐热的塑料。
在本发明的一个实施方案中,加热室由吸烟制品中的烟草围绕。加热室可以是棒形的或螺旋形的、可折叠形的或波浪形的结构或已经以任何其他形式折叠的结构。通过使加热室的结构成形为以上提及的形式,可以在吸烟制品中安装较长的加热室。较长的加热室提供较稳定和较长的持续最佳热以及较长的吸烟制品使用时间。
在本发明的另一实施方案中,烟草由吸烟制品中的加热室围绕。加热室是管状的。
吸烟制品可以涂敷有烟纸和/或类似于烟纸的其它材料。
烟纸的表面可以用在热的作用下改变颜色的诸如耐热镍铬合金颜料的着色剂处理。这使得香烟看起来像燃烧。
吸烟制品可以以具有基本上圆形的横截面的基本上管状/棒形的物体的形式。横截面还可以是有角的或扁平的。吸烟制品优选以传统香烟的形式。
吸烟制品通过以下步骤来生产:
通过使化合物混合并将它们封入加热室内部来形成加热室,
使烟草层与加热室接触,
将抗吸入装置设置在吸烟制品的一端,以及
涂敷与烟草层接触的加热室。
加热室可以被形成为基本上棒形的、螺旋形的、可折叠形的、波浪形的或以任何其它形式折叠的结构,或被形成为管状结构。
烟草层可以被设置为围绕基本上棒形的、螺旋形的、可折叠形的、波浪形的或以任何其它形式折叠的加热室,或被设置在基本上管状的加热室内部。
如果需要的话,将隔热层和/或热累积层设置在加热室和烟草之间。
如果必要的话,在涂敷之前或与涂敷结合,可以将隔热层设置在烟草层或加热室上。吸烟制品通常涂敷有烟纸。
如果希望的话,可以将冷却部件设置在吸烟制品的一端。冷却部件优选被设置在抗吸入装置与烟草之间。
其中烟草由加热室围绕的根据本发明的吸烟制品,还可以通过将反应起始物料、化合物胶粘/固定在被卷起形成管状结构的平面结构上来生产。例如通过层叠可以将保护膜、隔热器(insulator)和/或累积层设置在起始物料上。将烟草设置在管状结构的内部或外部。可以通过烟纸、隔热层和/或热累积层形成平面结构。
当使用氧气作为外部加热源激励时,加热源的生产需要包括例如氮气、二氧化碳或氩气的基本上无氧的气氛。该生产以分批工艺的形式进行。在这种情况下,化合物被混合,并且加热室被接合在填充有氮气或氩气的完全封闭的无氧空间内。从生产到使用者应当维持气密性。吸烟制品可以被包装在气密的单独包装内。
当吸烟者通过启动热或氧气触发放热的加热室反应时,根据本发明的吸烟制品立即即可使用。加热室的温度快速上升至烟草的挥发温度并挥发烟草的尼古丁与香味和/或添加至烟草的调味剂。吸烟者能够感受到烟草的挥发的尼古丁和香味,并且当通过过滤器吸入烟草时具有吸烟的体验而不具有烟。加热室充分地且快速地产生热以使得烟草的组分挥发,同时维持优选挥发区域内的温度数分钟。吸烟制品及其加热室的结构和操作简单。在加热室中产生能量时,不需要例如通过将水注入加热室、打破单独的液体胶囊或使用含水的盐来将化合物与水混合。在使用时,吸烟制品与诸如香烟或雪茄的真实的吸烟制品感觉相同,并且具有相同的视觉外观。另外,吸烟制品具有良好的存储耐久性。吸烟制品的反应产物是无毒的并且可以与普通的家庭垃圾一起被安全地处理。
附图列表
图1示出从侧面观看的、根据本发明的吸烟制品;
图2示出从侧面观看的、根据本发明的第二吸烟制品;
图3示出从侧面观看的、根据本发明的第三吸烟制品;
图4示出根据本发明的吸烟制品的横截面;
图5示出加热室中的化合物和它们的重量比对加热速率、最大温度和随时间的温度变化的影响;
图6示出从侧面观看的、根据本发明的第四吸烟制品;
图7示出从侧面观看的、根据本发明的第五吸烟制品;以及
图8示出从侧面观看的、根据本发明的第六吸烟制品。
发明详述
根据图1的吸烟制品(1)被形成为香烟。该吸烟制品包括基本上棒形的加热源(2),该加热源(2)是由烟草层(3)围绕的封闭的加热室。在吸烟制品的一端,存在通常为过滤器的抗吸入装置(4)。加热源(2)包含提供放热反应的化合物,优选可氧化的金属Fe和强的含氧氧化剂KMnO4。加热室的化合物可以存在于惰性填料中。吸烟制品(2)已涂覆有烟纸(7)。
在根据图2的吸烟制品(1)中,烟草(3)由棒形封闭的加热源(2)围绕。在其它方面,该吸烟制品与以上所述的吸烟制品相似。
在图3和图4的吸烟制品(1)中,热累积层(5)已被设置在加热源(2)与烟草层(3)之间,更稳定地释放热并且使温度维持在烟草的期望的挥发区域达较长的时间段。热累积层(5)是包含例如诸如铝的金属的层。此外,烟草层(3)已涂覆有具有低的导热能力的隔热层(6),例如基于聚苯乙烯的材料,使得香烟在手中不会觉得太热。
如果加热室的材料是导热的和/或加热室的反应产生超过烟草的挥发温度的热,则替代热累积层(5),可以在该层的位置处或与该层相结合设置隔热层。
可选择地,在根据图3和图4的吸烟制品中,加热源(2)可以被设置在烟草(3)的位置处,而烟草(3)可以被设置在加热源(2)的位置处。在这种情况下,烟草被加热源围绕并且热累积层(5)被设置在它们之间。另外,加热源涂覆有隔热层(6)。
在根据图6的吸烟制品(1)中,棒形的加热源(2)被弯曲成螺旋形式并且加热源被烟草(3)围绕。较长的加热室使温度保持在期望的挥发区域较久。
在根据图7的吸烟制品(1)中,棒形的加热源(2)已经以可折叠的形式被折叠,并且加热源被烟草(3)围绕。在位于吸烟制品的一端的抗吸入装置(4)与构成烟草(3)和加热室(2)的部件之间设置有冷却部件(8),冷却部件(8)在横截面上小于吸烟制品,并且冷却从烟草挥发的、通过其的烟,降低了吸入的烟的量并因此延长了吸烟制品的使用时间。冷却部件(8)通常由耐热塑料制成。围绕冷却部件(8)的部分(9)通常包含空气。
冷却部件(8)的横截面还可以等于吸烟制品的横截面,在这种情况下,冷却部件仅将从烟草挥发的烟冷却至适于使用者。
在根据图8的吸烟制品(2)中,已经通过组合三个棒形的加热室形成了加热室(3)。较长的加热室提供较长的使用时间。
实施例1
在该实验中测试加热室的化合物、起始物料对放热反应的影响。在测试中使用不同起始物料的重量比以建立它们对加热速率、最大温度和时间期间的温度变化的影响。加热测试用重量比为30/70和70/30的高锰酸钾与铁的反应来进行。1.0g起始物料混合物用于该测试。通过将起始物料放置在铝管或玻璃管中来进行反应,于是通过电保险丝启动反应。通过连接到管的热电偶监测温度。
以这样的方式将管安装在正常尺寸的香烟的细切烟草部分内部,该方式使得为细切烟草留有空间。铝管和玻璃管的内径和外径以及壁厚为:Al4.75mm、4.05mm及0.35mm;玻璃5.06mm、3.06mm及1mm。管长为55mm,这适于具有过滤器的卷起机器。
图5中示出所进行的加热测试的结果。
该结果显示:在所有的测试中,温度在不到20秒内上升至烟草的最佳挥发区域。
70%/30%KMnO4/Fe的重量比产生明显过高的温度,尤其是如果试图使用纸作为包装材料时。该重量比需要使用隔热层。
在玻璃管、铝管和隔热玻璃管中比较30%/70%的KMnO4/Fe的重量比。根据结果,玻璃管比铝管保持热更久并且最大温度上升高出约50℃。
用由薄织物覆盖的铝箔来使玻璃管隔热延迟了达到最大温度的时间几十秒。相比于采用未隔热的管,达到挥发区域被延迟了约10秒,但是温度被保持在该区域以上长2.5倍,即,约2分钟。
实施例2
在该实验中测试了无烟的吸烟制品的功能性。隔热的玻璃管被用作加热室结构。该结构与实施例1的结构相似。由铝箔和织物形成的隔热层的厚度为0.56mm。
将1.0g的高锰酸钾与铁(30/70)的混合物引入加热室中。
通过将加热室放入具有烟纸、过滤器和细切烟草的卷起机器中并卷起吸烟制品来生产吸烟制品。
由通过将电流传导至线上加热的电阻丝将反应启动热引入至吸烟制品。
在该测试后,视觉地检查吸烟制品并且观察到:焦油已从烟草中分离至纸表面上。从过滤器可以看见:加热室反应已从细切烟草中分离出成分。在测试后被打开时,在香烟中没有观察到细切烟草的燃烧或变黑。
该测试证实:通过发明的加热室组合物和结构,可以从吸烟制品中的烟草挥发烟草香味和尼古丁。
实施例3
该测试包括分析根据本发明的无烟的吸烟制品、普通香烟和商业的无烟的吸烟制品的挥发成分:尼古丁、一氧化碳(CO)和焦油。使用根据实施例2的吸烟制品作为无烟的吸烟制品,并且使用Philip Morris“Gold”Marlboro作为普通香烟。使用根据Woodleaf Corporation商标Aeros的吸烟制品作为商业的无烟参考吸烟制品,其基于两端已经接合的塑料管并且包含包括尼古丁和烟草香味的基质。吸烟者切断塑料管的端部,并且当吸烟者通过该管吸入空气时,尼古丁和烟草香味被释放至吸烟者的口腔和器官中。
通过GC-MS设备确定尼古丁和焦油组分并且通过GC-TDC设备确定二氧化碳。对香烟进行两个平行测定。根据本发明的吸烟制品(SAI)的结果与普通香烟中细切烟草的量成比例。已经在表1中集合了这些结果。
表1
  SAI   Marlboro   Aeros
  尼古丁(mg)   0.125   1.7±0.5   <0.1
  -显示   0.6   0.05
  焦油(mg)   -   9.4±0.3   -
  -显示   8.0
  一氧化碳(mg)   0.5   12.0±0.7   -
  -显示   9.0
本发明并非仅仅限于以上提及的示例性实施方案,而是说,在由权利要求界定的发明思想的范围内,许多变化形式是可以的。

Claims (23)

1.一种吸烟制品,所述吸烟制品包括:
烟草;
抗吸入装置;
与所述烟草结合的化学加热源,其特征在于,所述加热源包括由一个连续的体积构成的加热室并且所述加热源由外部热和/或氧气激励来触发。
2.根据权利要求1所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室是封闭的。
3.根据权利要求1或2所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室包含能够产生热的化合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述化合物包括诸如Fe、Al、Mg、Li、Co、Pt、Pd、Cu、Si的金属和/或强的含氧氧化剂。
5.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室的材料是基于聚合物的材料、基于纸的材料、基于天然纤维的材料、基于陶瓷的材料、基于玻璃的材料和/或基于金属的材料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室设置有隔热层和/或热累积层。
7.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室中的所述化合物包括铁和高锰酸钾,它们的反应通过热来触发。
8.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,高锰酸钾与铁之间的重量比为从5/95至95/5的范围,优选为从25/75至50/50的范围,并且更优选为30/70。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室中的所述化合物包括Fe、Na2S、C和CaO,它们的反应通过氧气来触发。
10.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述抗吸入装置是过滤器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述制品还包括启动热提供元件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述启动热提供元件是雷管、电阻丝、保险丝和/或点火带。
13.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述制品还包括冷却部件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述加热室由所述烟草围绕。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的吸烟制品,其特征在于,所述烟草由所述加热室围绕。
16.一种用于生产吸烟制品的方法,所述方法包括以下步骤:
通过使化合物混合并将它们封入加热室内部来形成所述加热室,
使烟草层与所述加热室接触,
将抗吸入装置设置在所述吸烟制品的一端,以及
涂敷与所述烟草层接触的所述加热室。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,隔热层和/或热累积层被设置在所述加热室与烟草之间。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其特征在于,在涂敷之前或与涂敷结合,将隔热层设置在所述烟草或所述加热室上。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法,其特征在于,在涂敷之前或与涂敷结合,将冷却部件设置在所述吸烟制品的一端。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述冷却部件被设置在抗吸入装置与烟草之间。
21.一种用于生产吸烟制品的方法,所述方法包括以下步骤:
将化合物固定在平面结构上;
卷起所述结构以形成管状结构;
将烟草放置在所述管状结构的内部或外部。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述平面结构包括烟纸、隔热层和/或热累积层。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其特征在于,优选通过层叠将保护膜、隔热层和/或累积层设置在所述化合物上。
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