CN103763949A - 在过滤嘴中包含管状元件的过滤嘴香烟 - Google Patents

在过滤嘴中包含管状元件的过滤嘴香烟 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种香烟(10)，其具有包含至少一个纵向延伸的过滤材料段(38)的过滤元件(20)。所述过滤材料段包含在其中的烟气改变材料(34)，所述烟气改变材料可用于从主流烟气除去一定量的汽相化学试剂。所述过滤材料段进一步包含一个或多个管(48)，所述管插入所述过滤材料段中并穿过其中延伸。所述一个或多个管(48)各自限定适合主流烟气穿过过滤材料段经过的通道，同时基本上避免其中的主流烟气部分与所述烟气改变材料(34)接触。由所述烟气改变材料(34)提供的基本上未改变的主流烟气部分可以用于保留主流烟气的某些合乎需要的味道和其它感觉性能。

Description

在过滤嘴中包含管状元件的过滤嘴香烟
技术领域
本发明涉及从烟草制成或衍生出的产品，或以其它方式掺入烟草、且用于人类消费的产品。具体地，本发明涉及用于吸烟制品（诸如香烟）的过滤元件。
背景技术
常见的吸烟制品（如香烟）具有基本圆柱条形结构，包括包装纸包裹的一团、一卷或一条可抽吸材料，如碎烟草（例如，以切割填充物形式），因此形成所谓的“可抽吸条（smokable rod）”或“烟丝条（tobacco rod）”。通常，香烟具有与烟丝条呈端对端关系排列的圆柱形过滤元件。通常，过滤元件包括用三醋汀塑化的乙酸纤维素丝束（tow），所述丝束被称为“成型纸（plug wrap）”的纸材包围。通常，所述过滤元件利用称为“接装纸（tippingpaper）”的外围包装材料连接到烟丝条一端。还需要对接装材料和成型纸打孔，以便用环境空气来稀释抽吸进的主流烟气。对香烟及其各部件的描述，参见Tobacco Production,Chemistry and Technology，Davis等人（编）（1999）。吸烟者通过点燃香烟一端并燃烧烟丝条来使用香烟。然后通过抽吸香烟的另一端（例如，过滤嘴端），吸烟者可以将主流烟气吸入他/她的口腔内。
可以将活性炭颗粒或其它吸附材料（诸如硅胶）掺入香烟过滤嘴中。示例性的香烟和用于它的过滤嘴描述于：Sproull等人的美国专利号3,353,543和Ranier等人的美国专利号4,481,958，以及Bereman的PCTWO02/37990。某些商购可得的过滤嘴具有分散在纤维材料内的碳微粒或颗粒(例如，活性炭材料或活性木炭材料)，诸如在Xue等人的美国专利号6,584,979中描述的。其它商购可得的过滤嘴具有所谓的“隔室过滤嘴”或“三元过滤嘴”设计，诸如在Green等人的美国专利号4,163,452、Jakob等人的美国专利号5,129,408、和Veluz的美国专利号6,537,186、以及美国专利申请公开号2003/0106562中描述的那些过滤嘴。欧洲专利申请0 579 410A1描述了这样的过滤嘴：其包括围绕在乙酸纤维素过滤嘴段周围的碳颗粒环形段。Blakley等人的美国专利号5,360,023描述了包含聚集纸的过滤嘴，所述聚集纸包括含碳材料。掺入香烟过滤嘴中的吸附材料可以用作官能团的基质，诸如在Dyakonov等人的美国专利号6,481,442和Koller等人的美国专利号6,595,218中所述。如在美国专利申请公开号2003/0159703中所述，可以将调味剂加入活性炭中。示例性的商购可得的过滤嘴可作为SCSIV Dual Solid Charcoal Filter从American Filtrona Corp.得到，作为TripleSolid Charcoal Filter从FIL International,Ltd.得到，作为TripleCompartment Filter从Baumgartner得到，和作为ACT从FILInternational,Ltd.得到。
掺有碳的香烟过滤元件具有从主流烟气除去某些气相组分的倾向，所述主流烟气在吸烟者抽吸过程中穿过所述过滤元件。主流烟气与吸附物质（诸如碳颗粒）的相互作用会导致某些气相化合物从烟气中的一定程度的除去。烟气特性的这种变化可以导致烟气的感觉性能的变化。例如，使用掺有碳的常规香烟过滤元件过滤的主流烟草烟气经常可以被表征为具有轻微金属样的、干燥的和粉末状的风味特征。
希望提供有效地除去主流香烟烟气的大量某些气相组分的香烟过滤元件。还希望提供这样的香烟过滤嘴：其除去主流烟气的气相组分，同时仍然产生具有合乎需要的感觉特征的烟气。
发明内容
本发明涉及具有过滤元件的过滤式吸烟制品。吸烟制品的性质、形式或类型可以变化。示例性的吸烟制品包括呈香烟或不燃烧烟草的产生气溶胶的吸烟制品的形式的那些。
更具体地，本发明提供了包含烟丝条和过滤元件的香烟，所述过滤元件与所述烟丝条连接，使得所述过滤元件具有在烟丝条近端的末端和在烟丝条远端的末端。在不同的实施方案中，所述过滤元件可以包含一个或多个管的过滤材料，所述管插入在所述过滤材料中并穿过所述过滤材料至少部分地纵向延伸。所述一个或多个管各自限定通道，所述通道适合主流烟气从烟丝条至少部分地纵向穿过所述过滤材料。所述过滤材料优选地包括烟气改变材料，所述烟气改变材料开始于在烟丝条近端的末端，并且沿着所述过滤元件至少部分地纵向延伸。所述烟气改变材料可用于从主流烟气除去多种气相化合物。所述一个或多个管或通道可用于允许主流烟气的某些内容物穿过所述过滤元件，而不接触所述烟气改变材料。这会给使用者提供具有基本上未改变的味道和可能期望的其它感觉特征的主流烟气内容物。
在某些实施方案中，根据本发明的香烟可以包括这样的过滤元件：其包含在烟丝条近端的第一纵向延伸的过滤材料段，所述第一过滤材料段包含在其中的烟气改变材料。所述过滤元件还可以包含第二纵向延伸的过滤材料段，该段在烟丝条的远端，且与所述第一过滤材料段以端对端构型排列。所述第一过滤材料段可以包含一个或多个通道，所述通道穿过所述第一过滤材料段延伸，其中所述一个或多个通道适合主流烟气在所述烟丝条和所述第二过滤材料段之间经过。在具体实施方案中，所述通道可以是预形成管，所述管被插入过滤材料段中以限定穿过其中的通道。在其它实施方案中，可以在制造过滤嘴本身的过程中，在过滤材料段中形成一个或多个通道。
所述过滤材料段中的通道或管可以呈现多种形状和尺寸。例如，所述通道或管可以具有矩形或圆形横截面形状。在某些实施方案中，所述过滤材料段中的通道或管的数目可以是1至约20。所述通道或管优选地具有至少约0.25mm的内径，更优选至少约0.5mm。在具体实施方案中，所述一个或多个通道或管中的每一个可以具有约0.25mm至约2mm的内径。此外，所述一个或多个通道或管可以具有约0.1mm2至约50mm2的总横截面面积。当使用管时，可能希望所述管的壁具有约0.1mm至约1mm的厚度。在某些实施方案中，所述管的壁可以是多孔的。例如，所述管壁可以具有足够的孔隙率，使得所述主流烟气的至少一部分穿过管壁渗透并进入包围所述管的过滤材料段中。在具体实施方案中，管壁可以由乙酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸(PLA)、多羟基烷酸酯(PHA)或它们的组合形成。也可以使用公认为适合用于形成香烟过滤嘴部件的其它聚合物。所述通道或管的定位可以变化。例如，所述通道或管可以在所述过滤材料段的中心轴线的近端，或者它们可以定位于所述过滤元件周围。可替代地，所述管可以随机地分布在所述过滤材料内。
用于形成所述过滤元件的一个或多个段的过滤材料可以变化。在某些实施方案中，所述过滤嘴可以选自：乙酸纤维素丝束、聚集的乙酸纤维素网、聚丙烯丝束、聚集的聚丙烯网、聚集的聚酯网、聚集纸和重构烟草丝条。也可以使用其它聚合物，包括PLA和PHA。在具体实施方案中，第一过滤材料段和第二过滤材料段都包含乙酸纤维素丝束。所述过滤元件可以具有约15mm至约65mm的总长度。在包含2过滤材料段的实施方案中，可能希望在烟丝条近端的过滤材料段的长度大于在烟丝条远端的过滤材料段。例如，所述在烟丝条近端的过滤材料段可以具有约5mm至约40mm的长度，优选约10mm至约30mm。所述在烟丝条远端的过滤材料段可以具有约2mm至约25mm的长度，优选约5mm至约15mm。在其它实施方案中，可以反转所述过滤材料段的相对长度。
所述过滤材料可以包含多种可用于改变在其中穿过的烟气的特性的组分。例如，所述过滤元件可以包括至少一个易破碎的胶囊。优选地，这样的易破碎的胶囊位于所述过滤材料内。在某些实施方案中，这样的易破碎的胶囊可以位于所述一个或多个管中的至少一个的通道内。同样地，可以形成管壁以包括调味剂或可用于改变在其中穿过的主流烟气的一种或多种特征的其它材料。例如，所述管可以包括一种或多种过滤材料。
在所述过滤元件中可以包括多种烟气改变材料。例如，所述烟气改变材料可以是吸附剂。在某些实施方案中，这样的吸附剂可以选自：活性炭、分子筛、粘土、活化的氧化铝、硅胶、离子交换树脂、金属有机框架(MOF)、分子印迹聚合物(MIP)、调味剂和它们的组合。优选地，所述吸附剂是活性炭，诸如具有至少约80%的四氯化碳吸附的活性炭。此外，所述吸附剂可以呈颗粒形式，诸如具有这样的粒度：所述粒度使得至少约80%的颗粒为20-50目。在其它实施方案中，所述烟气改变材料可以是氧化催化剂。例如，所述氧化催化剂可以是催化金属化合物，其包含选自下述的元素：碱金属、碱土金属、在IIIB、IVB、VB、VIBVIIB、VIIIB、IB和IIB族中的过渡金属、IIIA族元素、IVA族元素、镧系元素和锕系元素。更具体地，所述催化金属化合物可以选自：氧化铁，氧化铜，氧化锌，氧化铈，钯，铂，铑，钯、铂或铑的卤化物，钯、铂或铑的硝酸盐，和它们的组合。在具体实施方案中，所述烟气改变材料可以呈粉末或颗粒形式，且可以嵌入纤维丝束过滤材料中。
应当理解，前述一般描述和下述详细描述都仅仅是示例性的和解释性的，且不是要求保护的发明的限制。附图（它们通过引用并入本文，且构成本说明书的一部分）解释了本发明的某些实施方案，并且与详细描述一起，用于解释本发明的原理。
附图说明
为了帮助理解本发明的实施方案，现在将参考所附的附图，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且附图并不一定按比例绘制。附图仅仅是示例性的，不应解释为限制本发明。
图1是具有香烟形式的吸烟制品的分解透视图，显示了香烟的可抽吸材料、包装材料组分和过滤元件。
图2是本发明的香烟的横截面侧视图，其中所述过滤元件包含在烟丝条近端的第一过滤材料段和在烟丝条远端的第二过滤材料段，所述第一过滤材料段包括分散在其中的烟气改变材料，且也包括沿着其中央纵向轴线放置的管，所述管在烟丝条和第二过滤材料段之间延伸；
图3是沿着A-A做出的图2的过滤元件段的横截面视图；
图4是过滤元件段的横截面视图，其解释了根据本发明的一个实施方案的一种通道构型；
图5是过滤元件段的横截面视图，其解释了根据本发明的一个实施方案的另一种通道构型；
图6是根据本发明的另一个实施方案的香烟的横截面侧视图，其中过滤元件包括具有多孔管壁的预形成管；
图7是本发明的过滤元件段的横截面视图，其解释了另一种通道构型，其中一些通道装有其它过滤材料;
图8是本发明的香烟的横截面侧视图，其中仅单个过滤材料段从烟丝条延伸至过滤元件的最后嘴端，且其中装有其它过滤材料的管穿过过滤元件的全长延伸；
图9是本发明的香烟的横截面侧视图，其中仅单个过滤材料段从烟丝条延伸至过滤元件的最后嘴端，其中管仅穿过过滤元件的部分长度延伸，且其中所述烟气改变材料仅存在于在烟丝条近端的过滤元件部分中；和
图10是本发明的香烟的横截面侧视图，其中所述过滤元件包括具有固体管壁的预形成管，所述管穿过在烟丝条近端的过滤材料段延伸，且其中所述过滤元件在其中进一步包括易破碎的胶囊。
具体实施方式
现在将在下文中更充分地描述本发明。但是，本发明可以以许多不同的形式具体化，不应解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开内容彻底和完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。必须指出，如在本说明书中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。
本发明涉及适合用于过滤由吸烟制品（诸如香烟或“发热但是不燃烧”香烟替代物）产生的主流烟气的过滤元件，其中所述过滤元件含有至少一种吸附材料。参考图1，显示了香烟形式的吸烟制品10。香烟10包括被包含在外围包装材料16中的一团或一卷可抽吸填充材料的基本圆柱形条12。条12通常被称作“烟丝条”。所述烟丝条的末端是开放的，以暴露可抽吸填充材料。烟丝条12的一个末端是点燃端18，且过滤元件20位于另一端。香烟10显示为具有在所述包装材料16上的一个任选印刷带22，该带在与香烟的纵向轴线横切的方向上包围香烟条。也就是说，该带提供了相对于香烟纵向轴线的横向区域。该带可以印制在包装材料的内表面上（即，面对可抽吸填充材料），或者印制在所述包装材料的外表面上。尽管在图1中显示的香烟包括具有任选带的包装材料，但是所述香烟还可以包括进一步具有两个、三个或更多个任选隔开的带的包装材料。
香烟10包括位于烟丝条12的一个末端附近的过滤元件20，使得所述过滤元件和烟丝条以端对端关系呈轴向排列，优选彼此相邻。过滤元件20具有通常的圆柱形形状，且其直径基本上等于烟丝条的直径。过滤元件20的两端是开放的，以允许空气和烟气在其中通过。过滤元件20包括过滤材料24(例如，塑化乙酸纤维素丝束)的至少一个区段或段，该段沿着其纵向延伸表面被外围成型纸材料26外包装。一种典型的成型纸材料26是纸材料，诸如对于空气流动而言多孔的或无孔的纸。过滤元件20可以具有2个或更多个过滤材料区段和/或掺入其中的风味添加剂。任选的实施方案可以排除成型纸材料。
过滤元件20通过接装材料28连接至烟丝条12，所述接装材料28包围所述过滤元件的整个长度和烟丝条的邻近区域。使用合适的粘合剂，将接装材料28的内表面牢固地固定至成型纸26的外表面和烟丝条的包装材料16的外表面。任选地，给通气的或空气稀释的吸烟制品提供空气稀释装置，诸如一系列洞孔30，各洞孔穿透接装材料28和成型纸26延伸。当用空气稀释时，通常给过滤元件通气，以提供具有约10至约85%、优选约30至约40%之间的空气稀释度的香烟。本文中使用的术语“空气稀释度”是，穿过空气稀释装置抽入的空气体积与流经香烟和排出香烟嘴端末端部分的空气和烟气的总体积的比率（表示为百分比）。参见，Selke,等人,Beitr.Zur Tabak.In.,第4卷,第193页(1978)。通过本领域普通技术人员已知的各种技术，可以制备洞孔30。例如，使用机械或显微激光离线技术或使用在线激光穿孔，可以制备洞孔30。
本发明的优选香烟呈现希望的抽吸阻力。例如，在17.5cc/秒空气流量，示例性的香烟呈现在约50至约250mm水柱压力降之间的压力降。在17.5cc/秒空气流量，优选的香烟呈现在约60mm至约180mm水柱压力降之间的压力降值，更优选地在约70mm至约150mm水柱压力降之间。通常，使用可从Filtrona Instruments and Automation Ltd得到的Filtrona FilterTest Station(CTS Series)或可从Cerulean Division of Molins,PLC得到的Quality Test Module(QTM)，测量香烟的压力降值。
代表性的香烟10的尺寸可以变化。优选的香烟是杆状，且具有约17mm至约27mm的周长。香烟10的总长度通常是约80mm至约150mm。
过滤元件20的长度可以变化。典型的过滤元件可以具有约7mm至约65mm的长度，经常为约21至约50mm。接装纸28通常包围整个过滤元件20和烟丝条12的邻近过滤元件的区域中的约4mm长度。
用于在周边包围烟丝条的包装材料可以变化。优选地，所述包装材料是纸材料，诸如在香烟制造中通常使用的纸材料的类型。所述包装材料可以具有宽范围的组成和性能。香烟设计和制造领域的技术人员会容易地明白特定包装材料的选择。可抽吸条可以具有一个包装材料层；或可抽吸条可以具有超过一个外围包装材料层，诸如所谓的“双包装”可抽吸条的情况。所述包装材料可以由多种材料组成，或者经过适当地处理，使得所述包装材料不会经历由与可抽吸材料(例如，气溶胶形成材料)的组分的接触造成的可见染色。包装材料、包装材料组分和经处理的包装材料的示例性类型描述于：White等人的美国专利号5,105,838；Arzonico等人的美国专利号5,271,419、Gentry的美国专利号5,220,930、Woodhead等人的美国专利号6,908,874、Ashcraft等人的美国专利号6,929,013、Hancock等人的美国专利号7,195,019、Holmes的美国专利号7,276,120、Hancock等人的美国专利号7,275,548；Fournier等人的PCT WO01/08514；和Hajaligol等人的PCT WO03/043450，它们通过引用整体并入本文。代表性的包装材料可作为R.J.Reynolds Tobacco Company Grades119、170、419、453、454、456、465、466、490、525、535、557、652、664、672、676和680从Schweitzer-Maudit International商购得到。包装材料的孔隙率可以变化，且经常是在约5CORESTA单位至约30,000CORESTA单位之间，经常是在约10CORESTA单位至约90CORESTA单位之间，和经常是在约8CORESTA单位至约80CORESTA单位之间。
所述包装材料通常掺入纤维材料和嵌入或分散在所述纤维材料内的至少一种填充材料。所述纤维材料可以变化。最优选地，所述纤维材料是纤维质材料。优选地，所述填充材料具有基本上不溶于水的颗粒的形式。另外，所述填充材料通常掺入无机组分。所述填充材料可以包含能够吸附主流烟气的汽相组分或与所述汽相组分反应的催化剂或吸附材料。掺有钙盐的填充材料是特别优选的。一种示例性的填充材料具有碳酸钙的形式，且所述碳酸钙最优选地以微粒形式使用。参见，例如，Hampl的美国专利号4,805,644；Sanders的美国专利号5,161,551；Baldwin等人的美国专利号5,263,500；和PCT WO01/48316。其它填充材料包括附聚的碳酸钙颗粒、酒石酸钙颗粒、氧化镁颗粒、氢氧化镁凝胶；碳酸镁-型材料、粘土、硅藻土材料、二氧化钛颗粒、γ氧化铝材料和硫酸钙颗粒。可以选择填充剂，从而给包装材料赋予某些有益特征，诸如燃烧性能的改善或调节主流烟气的特性和内容物的能力(例如，通过吸附某些化合物)。在某些实施方案中，填充材料可以是任选的。
过滤嘴条、过滤嘴条区段和过滤元件的生产，以及从那些过滤嘴条、过滤嘴条区段和过滤元件制造香烟，可以使用这样的应用领域已知的设备类型来进行。使用可在商标名称Mulfi下从Hauni-Werke Korber&Co.KG得到的香烟过滤嘴条制造装置，可以制造多区段香烟过滤嘴条。使用常规类型或适当改进的香烟条处理装置（诸如可作为Lab MAX、MAX、MAX S或MAX80从Hauni-Werke Korber&Co.KG得到的接装装置），可以处理常规地用于制造过滤嘴香烟的六联过滤嘴条、四联过滤嘴条和两联过滤嘴条。参见，例如，在下述文献中阐述的装置类型：Erdmann等人的美国专利号3,308,600；Heitmann等人的美国专利号4,281,670；Reuland等人的美国专利号4,280,187；和Vos等人的美国专利号6,229,115。
可用于实现本发明的烟草材料可以变化。烟草材料可以源自不同类型的烟草，诸如烟道烘烤的烟草、白肋烟草、香料烟草或马里兰烟草、深色烟草、深色烘烤的烟草烟草和黄花烟草、以及其它稀有或特殊的烟草或它们的掺合物。在Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis等人(编)(1999)中，阐述了不同类型的烟草、栽培实践、收获实践和烤制实践的描述。最优选地，所述烟草是已经经过适当烤制和熟化的那些。
通常，用于香烟制造的烟草材料以所谓的“掺合”形式使用。例如，某些流行的烟草掺合物，通常被称为“美国掺合物”，包括烟道烘烤的烟草、白肋烟草和香料烟草的混合物。在许多情况下，这样的掺合物包含具有经加工形式的烟草材料，诸如经过加工的烟草茎(例如，碾压后切割的或蓬松后切割的茎)和体积膨胀的烟草(例如经蓬松处理的烟草，诸如用干冰膨胀处理的烟草(DIET)，优选的是切割填充物形式)。烟草材料也可以具有重构烟草的形式(例如，使用造纸型或铸片型工艺制造的重构烟草)。用于制造特定香烟品牌的烟草掺合物中的每类烟草的精确量随品牌而不同。参见，例如，Tobacco Encyclopedia,Voges(编)第44-45页(1984),Browne,TheDesign of Cigarettes,第3版,第43页(1990)和Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis等人(编)第346页(1999)。各种代表性的烟草类型、经加工的烟草类型、烟草掺合物的类型、香烟组分和香烟构型阐述在：Lawson等人的美国专利号4,836,224；Perfetti等人的美国专利号4,924,888；Brown等人的美国专利号5,056,537；美国专利号Brinkley等人的美国专利号5,159,942；Gentry的美国专利号5,220,930;Blakley等人的美国专利号5,360,023；Shafer等人的美国专利号6,701,936；Li等人的美国专利号7,011,096；和Li等人的美国专利号7,017,585；Lawson等人的美国专利号7,025,066；Perfetti等人的美国专利申请公开号2004-0255965；Bereman的PCT WO02/37990；和Bombick等人,Fund.Appl.Toxicol.,39,第11-17页(1997)；它们通过引用并入本文。
通常，烟草材料的应用形式和方式就是用于制造吸烟制品（诸如香烟）的传统形式和方式。烟草通常以切割填充物形式使用(例如切割成宽度为约1/10英寸至约1/60英寸、优选约1/20英寸至约1/35英寸。且长度为约1/4英寸至约3英寸的烟草填充剂的细条或缕丝)。在香烟的烟丝条内通常使用的烟草填充剂的量的范围为约0.5g至约1g。所述烟草填充剂通常用于以约100mg/cm3至约300mg/cm3和经常约150mg/cm3至约275mg/cm3的填装密度填充烟丝条。
如果需要的话，所述烟丝条的烟草材料可以进一步包括其它组分。其它组分包括外壳材料(例如，糖、甘油、可可粉和甘草)和顶部装饰材料(例如，调味材料，诸如薄荷醇)。特定外壳和顶部装饰组分的选择取决于诸如所希望的感觉特征等因素，香烟设计和制造领域的技术人员会容易地明白那些组分的选择。参见，Gutcho,Tobacco Flavoring Substances and Methods,Noyes Data Corp.(1972)和Leffingwell等人,Tobacco Flavoring forSmoking Products(1972)。
用于本发明中的一种示例性烟草掺合物包含约25至约98重量%的烟道烘烤的烟草、约10至约30重量%的白肋烟草、约10至约30重量%的香料烟草、约10至约30重量%的重构的烟道烘烤的和/或香料烟草叶、约10至约50重量%的膨胀的烟道烘烤的烟草片、任选的约5至约20重量%的膨胀的烟道烘烤的烟草茎、和约2至约8重量%的外壳材料。任选地，所述掺合物可以进一步包括约0.25至约2重量%的顶部装饰形式的调味剂，优选约0.5至约1.5重量%。一种优选的顶部装饰组合物包含这样的调味剂：其在40℃时具有不超过约2.0mm Hg的蒸气压。
在一个优选的实施方案中，所述烟草掺合物包含约25至约70重量%的烟道烘烤的烟草、约12至约20重量%的白肋烟草、约15至约20重量%的香料烟草、约15至约20重量%的重构的烟道烘烤的和/或香料烟草叶、约20至约30重量%的膨胀的烟道烘烤的烟草片、任选的约10至约15重量%的膨胀的烟道烘烤的烟草茎、和约3至约5重量%的量的外壳材料。
所述外壳材料优选地包括多种本领域已知的调味成分，诸如可可粉、甘草、各种糖和甘油。在一个实施方案中，所述外壳材料包括源自或提取自无花果植物的组分(例如，可从Bell Flavors,Inc.得到的Fig SupremeFlavor)。一种示例性的外壳组合物公开在Blakley等人的美国专利号5,360,023中，其通过引用并入本文。可以使用的示例性的植物衍生的组合物公开在Dube等人的美国申请号12/971,746、和Dube等人的美国申请号13/015,744。
由本发明的香烟递送的“焦油”和烟碱的水平可以变化。通常，本发明的香烟将递送在美国专利号4,836,224（其通过引用并入本文）中描述的量的“焦油”和烟碱。当在FTC抽烟条件下抽烟时，本发明的香烟通常递送约0.2mg至约3.5mg、经常约0.3mg至约2.5mg、更经常约0.6mg至约1.2mg烟碱。当在FTC抽烟条件下抽烟时，本发明的香烟通常递送约0.5至约18mg、经常约3至约13mg、更经常约5至约11mg“焦油”。
所述烟草掺合物可以含有气溶胶形成材料。所述气溶胶形成材料可以变化，且可以使用多种气溶胶形成材料的混合物。气溶胶形成材料的代表性类型阐述在：Sensabaugh,Jr.等人的美国专利号4,793,365；和Jakob等人的美国专利号5,101,839；Biggs等人的PCT WO98/57556；和Chemicaland Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of BurnTobacco,R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988)；它们通过引用并入本文。优选的气溶胶形成材料会在向其施加足够的热以后产生可见气溶胶，且一种非常优选的气溶胶形成材料会产生可以视作“烟气样”的气溶胶。就通过燃烧烟草产生的烟气的化学性质而言，优选的气溶胶形成材料是化学上简单的。非常优选的气溶胶形成材料是多元醇，诸如甘油。
采用的气溶胶形成材料相对于可抽吸条中存在的可抽吸材料的干重的量可以变化。对于可抽吸条而言，存在于该条中的气溶胶形成材料的量是该条内的气溶胶形成材料和烟草材料的组合干重的超过约2%，且通常是超过约3%。对于优选的可抽吸条，存在于该条中的气溶胶形成材料的量通常是该条内的气溶胶形成材料和烟草材料的组合干重的至少约5%，通常是至少约10%，经常是至少约15%，经常是至少约20%，且甚至可以是至少约25%。对于优选的可抽吸条，存在于该条中的气溶胶形成材料的量通常不超过该条内的气溶胶形成材料和烟草材料的组合干重的约65%，一般不超过约60%，经常不超过约55%，且经常不超过约50%。具有非常高水平的气溶胶形成材料的可抽吸材料通常难以使用常规类型的自动化香烟制造设备加工成香烟条。
图2-7解释了本发明的过滤元件的不同实施方案，其适合与吸烟制品诸如香烟一起使用。本发明的过滤元件通常包含一个或多个纵向延伸区段。在具体实施方案中，本发明的过滤元件包括2个区段，所述区段优选地以端对端构型排列。在其它实施方案中，所述过滤元件可以包含单个区段，或可以包含3个、4个或甚至更多个区段，包括腔过滤嘴(例如，“塞-空间-塞”过滤嘴)。在一个优选实施方案中，所述过滤元件包括烟草末端区段(即，在烟丝条近端的过滤材料段)和嘴端区段(即，在烟丝条远端的过滤材料段)。
所述过滤元件的每个区段可以具有不同的性能，且可以在其中包括一种或多种烟气改变材料。例如，本发明的某些实施方案提供了这样的过滤元件：其中主流烟气的通道穿过没有烟气改变材料的区域，这会防止或减少由与所述烟气改变材料的接触而产生的烟气感觉性能的变化。所述烟气改变材料可以被隔离在所述过滤元件的单个区段中，并且所述过滤元件的另一个区段可以基本上不含有烟气改变材料。在其它实施方案中，根据本发明的过滤元件的单个区段可以具有仅在其一个部分中提供的烟气改变材料。以此方式，本发明提供了一种过滤嘴设计，其能够使烟气改变材料与主流烟气内的某些气态物质相互作用，而不接触整个主流烟气流。在包括3个或更多个过滤嘴区段的实施方案中，可以在2个或更多个区段中形成通道或管。
本文中使用的术语“烟气改变材料”表示，能够改变穿过过滤元件的主流烟气的组成的任意材料，诸如通过吸附某些气态物质（例如，去除有机化合物），通过与某些气态物质的化学反应（例如，一氧化碳的氧化），或通过加入挥发性的气体组分（例如，向烟气中加入调味剂）。所述烟气改变材料通常以可以描述为粉末或颗粒的形式使用，尽管可以使用其它形式（诸如纤维或喷洒在溶液整体料上），而不脱离本发明。可以在相同的过滤嘴中使用烟气改变材料的组合，包括不同类型的材料的组合，诸如吸附剂和调味剂的组合。
烟气改变材料的示例性的类型包括：吸附剂，诸如活性炭，分子筛(例如，沸石和碳分子筛)，粘土，活化的氧化铝，硅胶，和离子交换树脂，和调味剂，包括含有调味剂的胶囊和固体植物添加剂，诸如薄荷或留兰香叶或微粒形式的其它基于植物的调味剂。在根据本发明的过滤元件(或过滤元件的特定区段)中可以使用的吸附剂的量可以是约10至约250mg，经常约30至约150mg，和经常约40至约120mg。所述吸附剂的形式可以变化。通常，使用美国筛系统，以具有约8x16目至约30x70目的粒度的颗粒或微粒固体形式使用吸附剂。但是，可以使用更小或更大的颗粒，而不脱离本发明。在某些实施方案中，所述吸附剂可以具有这样的粒度：使得至少约80%的颗粒为20-50目。术语“颗粒”和“微粒”意图包括非球形的颗粒和球形的颗粒，诸如在WO03/059096A1中描述的所谓的“珠状碳”，其通过引用并入本文。
在具体实施方案中，所述吸附剂具体地可以是活性炭。碳的活性水平可以变化。通常，所述碳具有约60至约150四氯化碳活性(即，四氯化碳的吸收重量百分比)的活性。在本文中最有用的活性炭主要由碳组成，且优选地具有大于约80重量%的碳含量，且更优选地大于约90重量%。通过碳化或热解烟煤、烟草材料、针叶树材浆、阔叶树材浆、椰壳、扁桃壳、葡萄籽、胡桃壳、澳洲坚果壳、木棉花纤维、棉花纤维、棉绒等，提供优选的含碳材料。得自椰壳、扁桃壳、葡萄籽、胡桃壳和澳洲坚果壳的碳是特别优选的。合适的含碳材料的例子是：可作为PCB和GRC-11从CalgonCorp.得到的基于活化椰子壳的碳，可作为S-Sorb、BPL、CRC-11F、FCA和SGL从Calgon Corp.得到的基于煤的碳，可作为WV-B、SA-20和BSA-20从Westvaco得到的基于木材的碳，可作为HMC、ASC/GR-1和SC II从Calgon Corp.得到的含碳材料，和Witco Carbon No.637，以及可从Rohm and Haas得到的AMBERSORB树脂。其它含碳材料描述于：White,等人的美国专利号4,771,795和Clearman,等人的美国专利号5,027,837；和欧洲专利申请号236,922、419,733和419,981。某些含碳材料可以浸渍有物质，诸如过渡金属(例如，银、金、铜、铂、钯)、碳酸氢钾、烟草提取物、聚乙烯亚胺、二氧化锰、丁香酚和4-酮壬酸。所述碳组合物也可以包括一种或多种填充剂，诸如粗粒面粉。也可以将葡萄籽提取物作为自由基清除剂掺入过滤元件中。示例性的离子交换树脂包括：可从Mitsubishi Chemical Corp.得到的
Figure BDA0000429770910000151
离子交换树脂（例如，WA30和DCA11）、可从Rohm和Haas得到的
Figure BDA0000429770910000152
离子交换树脂（例如，
Figure BDA0000429770910000153
）和可从中国Dalian Trico Chemical Co.得到的XORBEX树脂。
在另一个实施方案中，所述烟气改变材料是氧化催化剂，其能够氧化在主流烟气中存在的一种或多种气态物质，诸如一氧化碳、NOX、氰化氢、儿茶酚、氢醌或某些苯酚。在本发明中使用的氧化催化剂通常是催化金属化合物，其氧化主流烟气中具有下述分子量的一种或多种气态物质：小于约110Da，更经常小于约75Da，最经常小于约50Da或小于约40Da。尽管不受任何特定操作理论的约束，据信，本发明的过滤元件特别适于氧化相对较小分子量的气态物质。
本文中使用的“催化金属化合物”表示这样的含有金属的化合物：其可以直接地与由吸烟制品产生的主流烟气的一种或多种气相组分反应，或者催化包含主流烟气的气相组分的反应，或二者，使得气相组分的浓度降低。例如，某些催化金属化合物可以在有氧存在下催化CO氧化成CO2，以便降低主流烟气中的CO水平。在Banerjee等人的美国专利申请公开号2007/0215168（其通过全文引用方式并入本文）中，描述了包含氧化铈颗粒的吸烟制品。氧化铈颗粒会减少在使用吸烟制品过程中产生的一氧化碳的量。其它催化金属化合物参见：Seehofer等人的美国专利号4,182,348；Dale等人的美国专利号4,317,460；Elliott等人的美国专利号4,956,330；Creighton等人的美国专利号5,050,621；Augustine等人的美国专利号5,258,340；McCormick的美国专利号6,503,475；McCormick的美国专利号6,503,475;Yadav等人的美国专利号6,562,495；Lee等人的美国专利号6,572,673；Billiet等人的美国专利号6,709,622；Bereman等人的美国专利号6,789,548；Lilly Jr.,等人的美国专利号6,848,450；Li等人的美国专利号7,011,096；Li等人的美国专利号7,152,609；Luan等人的美国专利号7,165,553；Hajaligol等人的美国专利号7,228,862；Saoud等人的美国专利号7,509,961；Dellinger等人的美国专利号7,549,427；Pillai等人的美国专利号7,560,410；和Bock等人的美国专利号7,566,681；和Banerjee等人的美国专利申请公开号2005/0274390、Gedevanishvili等人的美国专利申请公开号2007/0251658、Banerjee等人的美国专利申请公开号2010/0065075、Banerjee等人的美国专利申请公开号2010/0125039和Sears等人的美国专利申请公开号2010/0122708，它们都通过引用整体并入本文。
催化金属化合物的金属组分的例子包括但不限于：碱金属，碱土金属，IIIB、IVB、VB、VIB VIIB、VIIIB、IB和IIB族的过渡金属，IIIA族元素，IVA族元素，镧系元素，和锕系元素。具体的示例性的金属元素包括：Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Y、Ce、Na、K、Cs、Mg、Ca、B、Al、Si、Ge和Sn。催化金属化合物可以以多种固体微粒形式使用，包括沉淀的金属颗粒、金属氧化物颗粒（例如，氧化铁、氧化铜、氧化锌和氧化铈）、整体料和负载型催化剂颗粒，其中所述催化金属化合物分散在多孔载体材料（诸如活性炭、氧化铝、氧化铜或氧化钛）的内部或涂布在其表面上。可以使用催化金属化合物的组合，诸如钯催化剂与氧化铈的组合。催化金属化合物的粒度可以变化，但是通常是约1nm至约20微米，未负载的催化剂材料通常位于该范围的低端（例如，约1nm至约1微米），包含支撑支架的催化剂材料位于该范围的高端（例如，约5微米至约20微米）。催化剂材料在支撑基质上的负载量可以变化，但是基于涂布的基质的总干重，通常是约0.2%至约10.0%。
掺入过滤元件中的催化金属化合物的量可以变化。例如，通常掺入代表性的过滤元件内的量的范围可以是约0.1mg至约200mg。通常，该量是至少约1mg，经常至少约5mg。通常，所述量不超过约100mg，经常不超过约90mg。经常地，所述量可以是约5mg至约80mg。
关于催化金属化合物的组合的使用，一种示例性的组合是氧化物形式的催化剂金属化合物与VIIIB族催化金属化合物（诸如钯、铂、铑、它们的卤化物（例如，氯化钯或氯化铂）或它们的硝酸盐（例如，硝酸钯或硝酸铂））的组合。所述两种组分可以分别掺入过滤元件中，或在掺入之前预混合。通常，VIIIB族金属（或金属卤化物或硝酸盐）的量与第二种催化剂金属化合物的量之比的范围是约1:2至约1:10,000（基于重量）。
将烟气改变材料掺入过滤元件中的方式可以变化。例如，可以将烟气改变材料嵌入或分散在过滤材料诸如纤维过滤材料(例如，乙酸纤维素丝束)的段内，或者掺入纸（诸如在Blakley等人的美国专利号5,360,023中描述的含碳的聚集纸）中。在其它实施方案中，所述过滤元件可以包括隔室，在其中可以放置烟气改变材料。另外，可以将烟气改变材料放入隔室中和嵌入过滤材料的一个或多个段中，并且在任选的隔室中的烟气改变材料和嵌入或分散在过滤材料中的吸附剂可以相同或不同。
图2解释了本发明的过滤元件20的一个实施方案，其包含第一过滤材料段38和第二过滤材料段36，所述第二过滤材料段36与所述第一过滤材料段以端对端构型排列。所述过滤材料的每个段可以独立地包含纤维过滤材料。如显示的，所述第一过滤材料段38位于过滤元件20的烟丝条12的近端，且所述第二过滤材料段36位于烟丝条12的远端(即，在过滤元件20的嘴端处)。所述第一过滤材料段38包括烟气改变材料34，优选地为颗粒形式。尽管所述烟气改变材料34显示为提供在所述第一过滤材料段38的基本上整个部分中，在某些实施方案中，所述烟气改变材料34可以仅存在于所述第一过滤材料段38的限定部分中。
所述第一过滤材料段38和所述第二过滤材料段36可以独立地具有在约5mm至约60mm之间的总长度。在某些实施方案中，所述第一过滤材料段38可以具有约7mm至约40mm、约8mm至约35mm、或约10mm至约30mm的长度。所述第二过滤材料段36可以具有约2mm至约25mm、约4mm至约20mm、或约6mm至约15mm的长度。
在烟丝条12近端的过滤材料段38包含一个或多个管48，所述管48具有穿过其中延伸的管壁48A，所述管提供主流烟气在过滤材料段38中经过的通路。尽管解释了管，应当理解，所述过滤元件可替换地可以包含除了管以外的通道或者替代管的通道。通道可以表征为不含有过滤材料的开口或腔。管可以表征为预形成的通道。在其中使用管的实施方案中，所述管48可以表征为插入所述第一过滤材料段38中且穿过其中延伸。所述一个或多个管(或通道)48会提供无阻碍途径，其适合主流烟气在烟丝条12和第二过滤材料段36之间经过，同时基本上避免与所述第一过滤材料段38中的烟气改变材料34接触。尽管没有图示，应当理解，在所述第二过滤材料段中同样可以包括一个或多个管或通道。
如以前指出的，所述过滤元件可以包含多过滤材料段。例如，返回图1，过滤元件20可能包括位于烟丝条12和第一过滤材料段38之间的第三过滤材料段。此外，在过滤元件20中可以包括腔，诸如位于所述第一过滤材料段38和所述第二过滤材料段36之间。
图3-5解释了一个或多个管(或通道)48的不同示例性构型，所述管(或通道)48穿过烟丝条12近端的过滤嘴段38延伸。图3是沿着图2中的线A-A做出的横截面视图。图4、5和7同样显示了沿着图2中的相同线A-A做出的横截面视图，但是在各个替代性实施方案中。如图3所示，过滤元件20可以包括单个管48，例如，所述管48沿着所述第一过滤材料段38的中心轴线延伸，并且在所述中心轴线的近端。可替换地，如图4和图5所示，可以使用多个通道(或在其它实施方案中，管)48，尽管多个通道的确切布局和构型可以变化。在图4的实施方案中，将多个通道48放置在过滤嘴段38的中心轴线的近端。在图5所示的一个替代实施方案中，所述多个通道48沿着过滤嘴段38的周边放置。在一个实施方案中，通道(或管)48的数目是1至约20、1至约15、或1至约10(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个通道)。
通道48的壁可以由在其中形成该通道的过滤材料段38的材料限定。可替换地，通道48可以呈具有壁的管的形式，所述管插入在过滤材料中或以其它方式与过滤材料组合。如图3所示，管48具有确定厚度的管壁48A，使得管48具有内径和外径。所述管(即，管壁)可以包含能够形成自支持结构的任何材料(例如，聚合材料)，诸如乙酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯、PLA、PHA或它们的组合。
一个或多个通道或管48的总横截面面积可以变化。通常，所述通道或管48的总横截面面积是约0.1mm2至约50mm2、约0.25mm2至约20mm2、或约0.5mm2至约15mm2。所述通道或管48的横截面形状可以变化，且可以是，例如，矩形、圆形或三角形。在某些实施方案中，所述管48可以具有至少约0.25mm、至少约0.5mm或至少约0.75mm的内径。在具体实施方案中，所述管可以具有约0.25mm至约2mm、约0.5mm至约1.5mm、或约0.6mm至约1.25mm的内径。管壁48A可以具有约0.1mm至约1mm、约0.2mm至约0.8mm、或约0.3mm至约0.5mm的厚度。管48的外径可以变化，取决于管内径和管壁厚度的期望组合。在其中不使用预形成管而形成通道的实施方案中，通道直径可以是在关于管的内径所指出的相同范围内。在某些实施方案中(特别当通道不是预成形管的形式时)，可以选择通道的直径，从而阻止烟气改变材料向通道或管中的迁移(即，通道或管的直径可以小于烟气改变材料颗粒的直径)。在其它实施方案中，所述管壁可以提供足够的屏障性能，从而基本上阻止这样的迁移，且所述管的内径可以独立于烟气改变材料的粒度。
在某些实施方案中，第一过滤材料段38的管48的壁48A可以具有确定的孔隙率。这样的孔隙率可以源自用于制备所述管的材料的固有性质。在具体实施方案中，如图6所示，通过提供形成于管壁48A中的洞孔48B，可以实现(或增加)孔隙率。具体地，所述管壁可以具有足够的孔隙率，使得所述主流烟气的至少一部分穿过管壁渗透并进入所述第一过滤材料段中。可以限定孔隙率，以限制穿过所述管并避免与存在于所述第一过滤材料段中的烟气改变材料接触的主流烟气的量。
在图7中解释的根据本发明的另一个实施方案提供了其它过滤材料49的任选包含，所述其它过滤材料49位于通道或管48中，且至少部分地填充通道或管48。在显示的实施方案中，所述管过滤材料49没有提供在存在于所述第一过滤材料段38中的所有管48中。在其它实施方案中，可以用所述其它过滤材料填充存在的所有管。位于一个或多个管48中的其它过滤材料49可以与所述第一过滤材料段38和所述第二过滤材料段36中的一个或两个相同或不同。在其它实施方案中，一个或多个通道或管48可以衬有过滤材料，但是仍然具有穿过其中延伸的开放通道。衬在所述管上的过滤材料可以是任何有用的材料，且可以与包围所述管的过滤材料相同或不同。
在图8和图9解释的其它实施方案中，过滤元件20可以由单个过滤材料段55形成，所述段可以由本文中描述的用于本发明的其它实施方案的过滤材料段中的任意材料形成。在图8的实施方案中，管48沿着过滤材料段55的整个长度纵向延伸，所述过滤材料段55进一步包括烟气改变材料34。所述管48填充有其它过滤材料49，所述其它过滤材料49可以特别地是与上述的第二过滤材料段36中使用的材料相同的类型。在其它实施方案中，所述管48可以仅部分地填充有其它过滤材料49，或者所述其它过滤材料可以完全不存在(即，所述管可以不含有任何过滤材料，并因而是开放通道)。以此方式，离开烟丝条12并穿过管48的主流烟气不会接触烟气改变材料34，但是当其它过滤材料49存在于管48中时，仍然任选地被过滤。优选地，所述其它过滤材料49仅包含这样的材料：预期所述材料不会不利地改变主流烟气的感觉性能。
在图9所示的实施方案中，管48再次沿着过滤材料段55的整个长度纵向延伸，所述过滤材料段55进一步包括烟气改变材料34。所述管48仍然包括其它过滤材料49，所述其它过滤材料49可以特别地是与上述的第二过滤材料段36中使用的材料相同的类型。但是，在该实施方案中，所述其它过滤材料49仅仅衬在管壁48A的内部，使得无阻挡的通道48B仍然穿过管48的整个长度延伸。以此方式，离开烟丝条12并穿过管48的主流烟气不会接触烟气改变材料34，但是仍然通过与衬在管48的壁48A上的其它过滤材料49的接触而被过滤。优选地，所述其它过滤材料49仅包含这样的材料：预期所述材料不会不利地改变主流烟气的感觉性能。结合图8和图9描述的主题也可以包括这样的实施方案：其中不使用预形成管，而是在单个过滤材料段55中形成一个或多个通道48。例如，关于图9，可以将穿过过滤材料段55的通道构造为形成的通道，并且其它过滤材料49可以衬在形成的通道的壁上，使得离开烟丝条12并穿过所述通道的主流烟气仍然不会接触烟气改变材料34。
在图10解释的另一个实施方案中，过滤元件20包括在第一过滤材料段38中的至少一个易破碎的胶囊54。所述胶囊54可以简单地嵌入在过滤材料38中。在图10所示的实施方案中，过滤材料段38包括在其中的隔室60，所述隔室60适合用于容纳易破碎的胶囊54。这样的隔室60可以简单地源自物理地插入过滤材料38中的胶囊54的动作。在替代实施方案中，可以将所述易破碎的胶囊提供在第二过滤材料段36、单个过滤材料段55或通道(或管)48中。当将易破碎的胶囊提供在通道中时，可以优选地将所述通道形成在过滤材料段内，而不是预形成的管，从而促进胶囊的容易破碎。
每个易破碎的胶囊54携带掺入化合物(例如，调味剂)的净荷，所述化合物意图给穿过该过滤元件抽入的主流烟气的性质或特性引入某种变化。吸烟者可以选择性地破裂胶囊54，以便释放调味剂。在具体实施方案中，含有在烟气改变材料34下游的调味剂的易破碎的胶囊54的使用，可以给吸烟者提供称赞吸烟制品的味道属性的能力。当被包含在胶囊54中的调味剂是在烟气改变材料34的下游时，存在与所述烟气改变材料的最小相互作用。在Dube等人的美国专利号7,836,895（其通过引用并入本文）中描述了制造在其中具有易破碎的胶囊54的过滤元件的方法。
将过滤元件20连接至烟丝条12的接装材料28可以具有印刷在其上面的标记(未显示)。例如，带(未显示)可以给吸烟者指示胶囊54在过滤元件20内的一般定位或位置。这些标记可以帮助吸烟者定位胶囊54，使得可以通过直接地在胶囊的位置的外面挤压过滤元件20而更容易地将它破裂。在接装材料28上的标记也可以指示胶囊54携带的净荷的性质。例如，所述标记可以通过具有特定颜色、形状或设计来指示特定净荷是留兰香风味。
如果需要的话，吸烟者可以在吸烟体验之前、过程中或甚至之后的任意时间破裂胶囊54。破裂胶囊54的作用是释放出在其中包含和密封的内容物。胶囊54的内容物在过滤元件20中的释放从而使得吸烟者能够实现那些内容物中的某些的预期作用益处，不论该益处源自对烟气调味还是增香、对烟气冷却还是增湿、使香烟烟头的气味新鲜、还是实现与修改烟气的总组成或改变香烟的性能特征有关的一些其它目的。也就是说，在非常优选的实施方案中，已经被释放进过滤元件20中的净荷的一部分(例如，调味剂部分)会掺入随后穿过该过滤元件接收的每股主流烟气中。
向胶囊54施加触觉压力，例如通过吸烟者的手指向过滤元件20提供挤压动作，会造成过滤元件的有关区域变形，并因此造成胶囊破裂和将它的净荷释放至过滤元件的隔室内部60。通过听得见的爆裂声、劈啪声或吸烟者施加的压力所遇到的阻力的快速下降，可以辨别胶囊54的破裂。胶囊54的破裂会造成它的净荷的内容物分散遍布于隔室60中和遍布于过滤嘴丝束材料中。最优选地，在停止向过滤元件施加压力以后，过滤元件20的总体上圆柱形形状基本上恢复至它的最初形状。在其它实施方案中，通过除了施加压力以外或者替代施加压力的方式，可以破碎胶囊54。例如，所述胶囊可以由这样的材料形成：其破裂响应于穿过过滤嘴丝束材料抽入的烟气的汽相材料（诸如水蒸气）的接触而发生。此外，所述胶囊可以由这样的材料形成：其破裂响应于烟气在过滤嘴丝束材料中的经过造成的温度升高而发生。
在其中将隔室60呈现为容纳胶囊54的实施方案中，这样的隔室可以具有通常圆形和/或圆锥形横截面形状，且在它的最宽点处具有约3mm至约4mm的直径。隔室60的壁可以由可压缩的和可变形的材料(例如，塑化乙酸纤维素)限定，且所述隔室可以制造成具有更大或更小的直径。
过滤元件20可以包括一个或多个胶囊54，所述胶囊54具有至少约1mm的直径，通常至少约2mm，且经常至少约3mm。通常，所述胶囊54具有不超过约6mm的直径，经常不超过约5mm，且经常不超过约4.5mm。某些优选的胶囊54具有在约3mm至约4mm直径范围内的直径，且某些非常优选的胶囊具有大约3.5mm的直径。在某些实施方案中，胶囊54可以与管壁48A结合。例如，可以将胶囊54嵌入在管壁48A内，或者可以衬在管壁48A的内表面和/或外表面上。在这样的实施方案中，可以使用甚至更小的胶囊，例如，微胶囊。
胶囊54可以是通常球形的形状，且具有包围内部净荷的刚性外壳（诸如明胶外壳）。合适的胶囊可商购得自位于法国尼斯的Mane AromaticFlavors，作为明胶包囊的中链甘油三酯和调味剂的混合物。可从ManeAromatic Flavors得到的许多风味胶囊的名称是：留兰香，E209123；肉桂，E0303392；俄罗斯茶，E0303386；柠檬，E127382；和薄荷醇，E127384。这样的代表性的胶囊54具有约3.5mm至约4mm的直径。
胶囊54的外壳优选地由源自牛、鱼或猪stock的食品级明胶构成。可以使用多种明胶，且用于胶囊外表面的明胶的选择被视作本领域普通技术人员的设计选择的内容。参见，Kirk-Othmer,Encyclopedia of ChemicalTechnology,(第4版)12,406-416(1994)，其通过引用并入本文。用于构造胶囊外壳的明胶的类型会给该胶囊提供下述能力：暴露于三醋汀(一种常用在香烟过滤嘴制造中的塑化剂)或1,2丙二醇(一种常用的烟草外壳组分)相对较长的时间段，而不会发生不希望的相互作用(例如，其中的明胶的溶出)。因为用在优选实施方案中的明胶可能在延长的时间段内溶解于水中，合乎需要的是，对于具有明胶外壳的胶囊，采用基本上无水的净荷(或具有非常低的水量的净荷)。
胶囊净荷可以具有可变化的形式；且通常，所述净荷具有液体、凝胶或固体(例如，结晶性物或干粉)的形式。所述净荷可以掺入有助于对主流香烟烟气调味或增香的组分。可替换地，净荷可以是吸烟者的呼吸清新剂、香烟烟头的除臭剂、香烟烟气的湿润剂或冷却剂、或能够以其它方式改变香烟的性质或特性的组合物。
在优选的实施方案中，所述净荷是调味剂和稀释剂或载体的混合物。优选的稀释剂是甘油三酯，诸如中链甘油三酯，且更具体地，中链甘油三酯的食品级混合物。参见，例如，Radzuan等人,Porim Bulletin,39,33-38(1999)。净荷的调味剂可以是天然的或合成的，并且这些调味剂的特性可不受限制地描述为清新型、香甜型、草药味、糖果味、花香型、水果味或香料型。调味剂的具体类型包括、但不限于：香草、咖啡、巧克力、奶油、薄荷、留兰香、薄荷醇、薄荷、冬青、薰衣草、豆蔻、肉豆蔻、肉桂、丁香、卡藜、檀香、蜂蜜、茉莉、姜、八角、鼠尾草、甘草、柠檬、橙、苹果、桃、石灰、樱桃和草莓。也参见,Leffingwill等人,Tobacco Flavoring forSmoking Products,R.J.Reynolds Tobacco Company(1972)。调味剂也可以包括被视作润湿剂、冷却剂或平缓剂的组分，诸如桉叶油。这些调味剂可以以纯粹的(即，单一的)或复合的(例如，留兰香和薄荷醇、橘子和肉桂)形式提供。复合调味剂可以作为混合物组合在单个胶囊中，或者作为位于过滤元件内的多个胶囊的组分。
在胶囊54内的调味剂和稀释剂的量可以变化。在某些情况下，所述稀释剂可以完全消除，且整个净荷可以由调味剂组成。可替换地，所述净荷可以几乎完全由稀释剂组成，且仅含有非常少量的相对有效的调味剂。在使用例如大约3.5mm直径的胶囊的优选实施方案中，液体净荷(例如，调味剂和稀释剂)的重量优选地是在约15mg至约25mg的范围内，且更优选地是在约20mg至约22mg的范围内。基于净荷的总重量，调味剂和稀释剂的混合物的优选组成是在约5重量%至约25重量%调味剂的范围内，且更优选地在约10重量%至约15重量%调味剂的范围内，余量为稀释剂。
上述过滤元件20实施方案不是相互排斥的，这意味着，超过一个过滤嘴实施方案的各个方面可以组合，以进一步增强过滤嘴的性能。例如，组合一个或多个通道或管的过滤嘴还可以包含一个或多个易破碎的胶囊。
在上述的实施方案中，所述第一过滤材料段38、所述第二过滤材料段36和所述单个过滤材料段55可以包含能够过滤由吸烟制品产生的主流烟气中裹挟的颗粒物的任意过滤材料。示例性的过滤材料包括乙酸纤维素丝束、聚集的乙酸纤维素网、聚丙烯丝束、聚集的聚丙烯网、聚集的聚酯网、聚集纸和重构烟草丝条。在优选的实施方案中，每个过滤材料段包含纤维过滤材料，诸如乙酸纤维素丝束。
所述过滤材料段可以进一步包括塑化组分，诸如三醋汀或碳蜡。在一个实施方案中，所述过滤材料的塑化剂组分包含1:1重量比的三醋汀和碳蜡。塑化剂的总量通常是约4重量%至约20重量%，优选约6重量%至约12重量%。
所述过滤元件的每个过滤材料段的微粒除去效率可以变化。就纤维过滤材料而言，优选地以每单位长度的形成纤维的丝的重量的方式定量微粒除去效率。示例性的过滤材料掺入具有每丝约1.8至约10旦尼尔(dpf)的大小的材料。在多区段过滤元件中的每个过滤嘴区段可以具有相同或不同的过滤效率，且可以使用相同或不同的材料。在一个实施方案中，在烟丝条12近端的过滤材料段38具有比在烟丝条远端的过滤材料段36更高的微粒除去效率。在其它实施方案中，在烟丝条12近端的过滤材料段38具有比在烟丝条远端的过滤材料段36更低的微粒除去效率。在某些实施方案中，烟草末端过滤材料段38的丝可以具有约1.8dpf至约8dpf、约2dpf至约7dpf、或约2dpf至约6dpf的每单位长度重量。在其它实施方案中，嘴端过滤材料段36的丝可以具有约2dpf至约10dpf、约2.5dpf至约9dpf、或约3dpf至约8dpf的每单位长度重量。
实验部分
提供下述实施例来解释本发明的实施方案，且不应视作限制本发明或所附权利要求的范围。除非另外指出，所有份数和百分数按重量计。在实施例中如此描述的香烟可以是手工制品，或者用机器制造，例如，使用得自Hauni-Werk Korber&Co.KG的Pilot Cigarette Maker。
使用包含约24%烟道烘烤的烟草、约13%土耳其烟草（Turkish）或香料烟草（Oriental lamina）、约19%白肋烟草、约3%白肋烟草外壳、约17%重构烟草、约15%DIET、约2.5%短丝（shorts）、约4%总外壳、和约2%顶部装饰的代表性美国掺合物，制备香烟。
使用烟草掺合物来制备具有约83mm长度的香烟(“对照香烟”)。烟丝条长度为约56mm，过滤元件长度为约27mm。烟丝条包括被包含在外围香烟纸包装（该类型可作为Schweitzer-Mauduit International,Inc.制造的FSC市售纸得到）中的一团约0.66g烟草切碎填充物。接装材料包围过滤元件的长度，并沿着烟丝条的长度向下延伸约4mm。围绕每个香烟的外周在距离香烟的嘴端尽头约13mm处提供一圈激光穿孔。所述洞孔穿透接装纸和成型纸，且可以使用得自Hauni-Werk Korber&Co.KG的Laboratory Laser Perforator来提供。
对照香烟的过滤元件是含有7%三醋汀的27mm单乙酸纤维素丝束。所述丝束具有2.5dpf和30,000总旦尼尔的纤维大小。对照香烟被空气稀释至约30-33%，且不包括可能影响主流烟气的感觉特征的烟气改变材料。当在FTC抽烟条件下抽烟时，对照香烟产生约10.3mg“焦油”、0.86mg烟碱和10.5mg CO。
如上所述提供香烟(“比较香烟”)。所述比较香烟与所述对照香烟的差别在于，所述比较香烟的过滤元件具有如图2所示的一般构型，但是不具有管。所述比较香烟具有这样的过滤元件：其包含含有7%三醋汀的7mm嘴端乙酸纤维素丝束区段以及含有6%三醋汀和84mg颗粒碳的20mm乙酸纤维素丝束烟草端区段，所述颗粒碳可作为G277M(85四氯化碳活性和20x50目大小)从PICA得到。嘴端段丝束具有2.3dpf和35,000总旦尼尔的纤维大小。烟草端段丝束具有3.9dpf和30,000总旦尼尔的纤维大小。当在FTC抽烟条件下抽烟时，该香烟产生约10.9mg焦油、0.93mg烟碱和10.8mg CO。
当在FTC抽烟条件下抽烟时，用双黛尔美过滤嘴区段（其具有在烟丝条近端的烟气改变材料）制备的比较香烟会提供某些挥发性的和半挥发性的主流烟气组分与对照香烟相比的减少。所述比较香烟会提供约50%的丙烯腈减少、约78%的吡啶减少、约44%的乙醛减少、约71%的丙酮减少、约72%的丙烯醛减少、约18%的甲醛减少、约78%的苯减少、约44%的1,3-丁二烯减少、约20%的环氧乙烷减少、约50%的异戊二烯减少、约45%的环氧丙烷减少、和约64%的氰化氢减少。
香烟(“本发明的香烟1”)具有比较香烟的相同一般构造，但是也包括在图2中解释的管。具体地，乙酸纤维素丝束烟草端段包括可从FiltronaGreensboro,Inc.得到的乙酸纤维素管，所述管具有0.58mm的内径、0.4mm的管壁厚度和1.38mm的外径。所述管沿着烟草端段的整个20mm长度纵向延伸。嘴端段丝束具有5.0dpf和39,000总旦尼尔的纤维大小。烟草端段丝束具有3.3dpf和30,000总旦尼尔的纤维大小。当在FTC抽烟条件下抽烟时，本发明的香烟1产生了约11.4mg焦油、0.98mg烟碱和11.2mg CO。实施例3的香烟会提供与对照香烟相比约50%的丙烯腈减少、约55%的吡啶减少、约31%的乙醛减少、约57%的丙酮减少、约56%的丙烯醛减少、约6%的甲醛减少、约63%的苯减少、约35%的1,3-丁二烯减少、约20%的环氧乙烷减少、约44%的异戊二烯减少、约32%的环氧丙烷减少、和约60%的氰化氢减少。
香烟(“本发明的香烟2”)具有与本发明的香烟1相同的一般构造。具体地，乙酸纤维素丝束烟草端段包括这样的的乙酸纤维素管：其具有0.76mm的内径、0.4mm的管壁厚度和1.56mm的外径。所述管沿着烟草端段的整个20mm长度纵向延伸。嘴端段丝束具有5.0dpf和30,000总旦尼尔的纤维大小。烟草端段丝束具有3.0dpf和40,000总旦尼尔的纤维大小。当在FTC抽烟条件下抽烟时，本发明的香烟2产生了约11mg焦油、0.92mg烟碱和11mg CO。本发明的香烟2会提供与对照香烟相比约50%的丙烯腈减少、约22%的吡啶减少、约30%的乙醛减少、约50%的丙酮减少、约50%的丙烯醛减少、约57%的苯减少、约33%的1,3-丁二烯减少、约20%的环氧乙烷减少、约39%的异戊二烯减少、约26%的环氧丙烷减少、和约48%的氰化氢减少。
使用非薄荷醇描述评价（Non-Menthol Descriptive Evaluation）小组，对比了对照香烟、比较香烟、本发明的香烟1和本发明的香烟2。该小组使用常规非薄荷醇投票评价了31种属性。使用SIMS2000数据收集软件进行数据收集。如下评价点燃的香烟：在点燃喷烟和另外2次喷烟后，评价者评价前2种属性，抽一口烟并评价接下来的2种属性，并且重复抽一口烟并评价2种属性的循环，直到点燃评价结束。在进行评价的同时，应答者也主动地抽吸产品。在60秒间隔后，评价余味特征。每个试验应答者完成每种香烟的3个重复单位评价。在香烟之间使用水和无盐饼干，并在香烟评价之间间隔12分钟。评价下述特征：早期抽吸；早期粗糙度；烟草；纸质/木质；灰；化学；尘质/土质；霉味；金属质；苦味；甜味；口感；干燥感；包被感；晚期粗糙度；晚期抽吸；总体风味；烟草余味；纸质/木质余味；灰余味；化学余味；尘质/土质余味；霉味余味；金属质余味；苦味余味；甜味余味；评价后的口感；评价后的干燥感；评价后的包被感；评价后的喉咙感觉；和总体余味。
关于试验的31种属性中的19种，比较香烟、本发明的香烟1和本发明的香烟2相对于对照香烟观察到显著差异。结果证实，与在过滤元件中不包括任何烟气改变材料的对照香烟相比，比较香烟、本发明的香烟1和本发明的香烟2被认为具有更少的味道和感觉特征。管元件（特别是较大内径管）在本发明的香烟2中的包括，会导致与包括烟气改变材料且不包括管的比较香烟相比减少的味道和感觉特征损失。总体上，感觉结果指示，在丝束内含管的过滤元件可用于减少使用烟气改变材料（诸如碳）过滤的香烟经常特有的柔和味道，且结果指示，“在丝束内含管的”过滤元件可以产生更强烈的(或不太柔和的)味道和感官知觉，同时维持期望的汽相化合物除去效率。
基于前面的描述给出的教导，本发明所属领域的技术人员将设想出本发明的许多变型和其它实施方案；本领域技术人员显而易见，可以做出本发明的变型和改变，而不脱离本发明的范围或精神。因此，应当理解，本发明不限于公开的具体实施方案，并且修改和其它实施方案意图被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定的术语，但是它们仅以一般性的和描述性的含义使用，没有任何限制性的目的。

Claims (40)

1.一种香烟，其包含烟丝条和与所述烟丝条连接的过滤元件，所述过滤元件具有在所述烟丝条近端的末端和在所述烟丝条远端的末端，其中所述过滤元件包含：
在所述烟丝条近端的第一纵向延伸的过滤材料段，所述第一过滤材料段包含在其中的烟气改变材料；和
第二纵向延伸的过滤材料段，所述第二纵向延伸的过滤材料段在所述烟丝条的远端，且与所述第一过滤材料段以端对端构型排列；
其中所述第一过滤材料段包含一个或多个管，所述一个或多个管插入所述第一过滤材料段中并穿过所述第一过滤材料段延伸，所述一个或多个管各自限定适合主流烟气在所述烟丝条和所述第二过滤材料段之间经过的通道。
2.根据权利要求1所述的香烟，其中所述一个或多个管的横截面形状是矩形、三角形或圆形。
3.根据权利要求1所述的香烟，其中所述管的数目是1至约20。
4.根据权利要求1所述的香烟，其中所述一个或多个管中的每一个具有至少约0.25mm的内径。
5.根据权利要求4所述的香烟，其中所述一个或多个管中的每一个具有至少约0.5mm的内径。
6.根据权利要求4所述的香烟，其中所述一个或多个管中的每一个具有至少约0.75mm的内径。
7.根据权利要求4所述的香烟，其中所述一个或多个管中的每一个具有约0.25mm至约2mm的内径。
8.根据权利要求1所述的香烟，其中所述一个或多个管具有约0.1mm2至约50mm2的总横截面面积。
9.根据权利要求8所述的香烟，其中所述一个或多个管具有约0.25mm2至约20mm2的总横截面面积。
10.根据权利要求1所述的香烟，其中所述一个或多个管是在所述第一过滤材料段的中心轴线的近端。
11.根据权利要求1所述的香烟，其中所述第一过滤材料段和所述第二过滤材料段各自独立地选自：乙酸纤维素丝束、聚集的乙酸纤维素网、聚丙烯丝束、聚集的聚丙烯网、聚集的聚酯网、聚集纸、聚乳酸、多羟基烷酸酯和重构烟草丝条。
12.根据权利要求1所述的香烟，其中所述第一过滤材料段和所述第二过滤材料段包含乙酸纤维素丝束。
13.根据权利要求1所述的香烟，其中所述过滤元件具有约15mm至约65mm的总长度。
14.根据权利要求13所述的香烟，其中所述过滤元件具有约25mm至约50mm的总长度。
15.根据权利要求1所述的香烟，其中所述第一过滤材料段的长度是约5mm至约40mm。
16.根据权利要求15所述的香烟，其中所述第一过滤材料段的长度是约10mm至约30mm。
17.根据权利要求1所述的香烟，其中所述第二过滤材料段的长度是约1mm至约25mm。
18.根据权利要求17所述的香烟，其中所述第二过滤材料段的长度是约5mm至约15mm。
19.根据权利要求1所述的香烟，其中所述一个或多个管包含具有约0.1mm至约1mm的厚度的管壁。
20.根据权利要求19所述的香烟，其中所述管壁具有约0.2mm至约0.8mm的厚度。
21.根据权利要求19所述的香烟，其中所述管壁具有足够的孔隙率，使得所述主流烟气的至少一部分穿过所述管壁渗透并进入所述第一过滤材料段中。
22.根据权利要求19所述的香烟，其中所述管壁由乙酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、多羟基烷酸酯或它们的组合形成。
23.根据权利要求1所述的香烟，其中所述过滤元件进一步包含至少一个易破碎的胶囊。
24.根据权利要求23所述的香烟，其中所述至少一个易破碎的胶囊位于所述第一过滤材料段内。
25.根据权利要求23所述的香烟，其中所述至少一个易破碎的胶囊位于所述第二过滤材料段内。
26.根据权利要求23所述的香烟，其中所述至少一个易破碎的胶囊位于所述一个或多个管中的至少一个管的通道内。
27.根据权利要求23所述的香烟，其中所述至少一个易破碎的胶囊衬在形成所述一个或多个管的管壁的表面上。
28.根据权利要求1所述的香烟，其中所述烟气改变材料是吸附剂。
29.根据权利要求28所述的香烟，其中所述所述吸附剂选自：活性炭、分子筛、粘土、活化的氧化铝、硅胶、离子交换树脂、调味剂和它们的组合。
30.根据权利要求28所述的香烟，其中所述所述吸附剂是活性炭。
31.根据权利要求29所述的香烟，其中所述活性炭具有至少约80%的四氯化碳吸附。
32.根据权利要求28所述的香烟，其中所述所述吸附剂是呈颗粒形式。
33.根据权利要求32所述的香烟，其中所述吸附剂具有使得至少约80%的颗粒为20-50目的粒度。
34.根据权利要求1所述的香烟，其中所述烟气改变材料是氧化催化剂。
35.根据权利要求34所述的香烟，其中所述氧化催化剂是催化金属化合物，所述催化金属化合物包含选自下述的元素：碱金属、碱土金属、在IIIB、IVB、VB、VIB VIIB、VIIIB、IB和IIB族中的过渡金属、IIIA族元素、IVA族元素、镧系元素和锕系元素。
36.根据权利要求35所述的香烟，其中所述催化金属化合物选自：氧化铁，氧化铜，氧化锌，氧化铈，钯，铂，铑，钯、铂或铑的卤化物，钯、铂或铑的硝酸盐，和它们的组合。
37.根据权利要求1所述的香烟，其中所述烟气改变材料是呈粉末或颗粒形式。
38.根据权利要求1所述的香烟，其中所述烟气改变材料嵌入在纤维丝束过滤材料中。
39.根据权利要求1所述的香烟，其中所述过滤元件进一步包含过滤材料，所述过滤材料至少部分地填充所述一个或多个管中的至少一个管的通道。
40.一种香烟，其包含烟丝条和与所述烟丝条连接的过滤元件，所述过滤元件具有在所述烟丝条近端的末端和在所述烟丝条远端的限定香烟嘴端的末端，其中所述过滤元件包含具有一个或多个形成在其中的通道的过滤材料，且所述通道穿过所述过滤材料至少部分地纵向延伸，所述一个或多个通道各自适合来自所述烟丝条的主流烟气至少部分地纵向穿过所述过滤材料经过，其中所述过滤材料包括烟气改变材料，所述烟气改变材料从所述烟丝条近端的末端处开始，且沿着所述过滤元件至少部分地纵向延伸。
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