CN114745972B - 具有含氮亲核化合物的气溶胶形成基质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质包含以下组分：a)纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种，b)气溶胶形成剂，c)基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至5重量％，优选0重量％至3重量％，更优选0重量％至1重量％，最优选0重量％至0.5重量％的烟草，以及d)含氮亲核化合物。

Description

具有含氮亲核化合物的气溶胶形成基质
技术领域
本发明涉及一种气溶胶形成基质；气溶胶生成制品，该气溶胶生成制品包括包含所述气溶胶形成基质的基质部分；以及包括气溶胶形成制品和气溶胶生成装置的系统，该气溶胶生成装置包括用于插入气溶胶生成制品的加热室。
背景技术
已知提供了包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品，该气溶胶形成基质包含气溶胶形成剂，诸如多元醇和尼古丁。将气溶胶生成制品插入到气溶胶生成装置的加热室中，并且加热到使气溶胶形成基质的一个或多个组分挥发的温度，而不燃烧气溶胶形成基质。这些非液体气溶胶生成制品可包含或可不包含烟草。已知在传统香烟中燃烧烟草时可以形成醛，特别是不需要的甲醛。然而，当加热气溶胶生成制品而不燃烧气溶胶形成基质时，还可以形成醛。因此，需要减少通过加热气溶胶形成基质而不燃烧产生的气溶胶中不需要的醛的形成。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，提供了一种气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质包含：
a)纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种，
b)气溶胶形成剂，
c)基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至5重量％，优选0重量％至3重量％，更优选0重量％至1重量％，最优选0重量％至0.5重量％的烟草，以及
d)含氮亲核化合物。
令人惊讶地发现，不含烟草或基本上不含烟草但包含纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种的气溶胶形成基质可产生具有高浓度醛，特别是甲醛的气溶胶。气溶胶形成基质可以包含0.1重量％至3重量％、0.2重量％至2.5重量％或0.3重量％至2重量％的烟草。由这种气溶胶形成基质形成的气溶胶中的甲醛浓度可以比含有大于70重量％的较高量烟草的气溶胶生成制品的气溶胶中的甲醛浓度高数倍。
与不含有含氮亲核化合物的气溶胶形成基质相比，含氮亲核化合物可以提供醛量减少的气溶胶。此外，含氮亲核化合物可以提供不含醛的气溶胶。不受任何理论的束缚，含氮亲核化合物可以与气溶胶中的醛反应，或减少或禁止气溶胶形成基质中的醛原位形成。因此，含氮亲核化合物可以用作醛清除剂。因此，与相同组成但缺乏含氮亲核化合物的气溶胶形成基质相比，由上述气溶胶形成基质产生的任何气溶胶可以包含更少的醛。
不受任何理论的束缚，含氮亲核化合物可以经由氮原子与存在于气溶胶中的醛，特别是甲醛反应。由于氮原子的孤电子对，化合物可以是特别亲核的。
含氮亲核化合物可以包含诸如*-NH2、*-NH-*、*-CN、NH4 +或*-C(＝O)-NH-*的基团，其中键“*-”指示与含氮亲核化合物的其他部分的键。不受任何理论的束缚，这些含氮原子的基团可以特别良好地与在加热气溶胶形成基质时形成的任何醛或与这些醛的化学前体反应。
根据本发明的另一个实施方案，含氮亲核化合物可以是有机化合物或无机化合物中的一种或两种。特别地，含氮亲核化合物可以选自由以下项组成的组：
-具有氨基或酰胺基团，优选氨基基团的有机化合物、含氮糖类和多糖或含氮塑料，
-和无机铵化合物，
-或其组合。
根据本发明的另一实施方案，含氮亲核化合物可以选自以下项中的至少一项：
-选自由以下项组成的组的氨基酸：赖氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、精氨酸或高半胱氨酸或其组合，
-三肽，包括谷胱甘肽，
-脲或脲衍生物或其组合，
-选自由以下项组成的组的含氮糖类和多糖：葡糖胺、半乳糖胺或壳聚糖或其组合，
-选自以下项的含氮塑料：聚乙烯-亚胺、聚苯乙烯-丙烯腈或聚丙烯腈丁二烯-苯乙烯或其组合。
这些化合物可以特别适合与醛反应。因此，这些化合物可以降低醛，特别是甲醛在由这些气溶胶形成基质形成的气溶胶中的浓度。
特别优选的可以是化合物，诸如赖氨酸、脲、壳聚糖、聚乙烯-亚胺和磷酸二铵或其组合。
包括谷胱甘肽的三肽可以优选为谷胱甘肽。
脲衍生物可以选自其中-NH2基团的一些或全部氢原子被C1-至C12-烷基基团、芳基基团、氢基团或烷基-羟基基团替代的衍生物。具体实例可以是N-羟基脲、N-烷基脲或N-芳基脲或其任何组合。
气溶胶形成基质可以含有基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0.1重量％至10重量％，0.2重量％至9重量％，优选0.5重量％至8重量％，最优选1重量％至5重量％，甚至更优选1重量％至4重量％，或1.5重量％至3重量％的含氮亲核化合物。这些重量百分比范围可以特别有利地减少醛，特别是甲醛在所形成的气溶胶中的量。特别优选的也可以是2重量％至4重量％的重量百分比范围。此类范围可以减少或完全消除所形成的气溶胶中的醛。
本发明的气溶胶形成基质中存在的纤维素可以用作填充剂。特别地，纤维素可以用作气溶胶形成剂的基质，其可以存在于气溶胶形成基质中。纤维素可以包括尺寸小于100微米的颗粒。纤维素可以呈粉末形式。
纤维素还可以包括纤维素纤维。纤维素纤维的长度可以大于200微米。纤维长度可以在200至2000微米之间变化。纤维宽度可以在14至32微米之间变化。纤维素纤维可以用作增强气溶胶形成基质的试剂。
纤维素衍生物可以是其中纤维素的D-葡萄糖单元的-OH基团至少部分地或完全地被除-OH基团以外的基团替代的衍生物。在优选的实施方案中，纤维素衍生物可以是纤维素酯和纤维素醚。
典型的纤维素酯可以是乙酸纤维素、丙酸纤维素或硫酸纤维素。典型的纤维素醚可以是其中-OH基团的一些或全部氢原子已经被烷基基团或羧烷基基团替代的纤维素醚。纤维素醚组的合适实例可以是甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素或羧甲基纤维素(CMC)或其任何组合。特别优选的可以是羧甲基纤维素。纤维素衍生物可以用作气溶胶形成基质中的粘结剂。
纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以15重量％至85重量％，优选20重量％至80重量％，更优选25重量％至70重量％的量存在。这些重量百分比范围可以特别适合于纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种，以便用作粘结剂或填充剂。
特别地，纤维素可以以30重量％至70重量％的量，优选以35重量％至65重量％的量，更优选以30重量％至58重量％的量，甚至更优选以40重量％至60重量％的量，最优选以40重量％至50重量％的量存在。特别地，可以存在基于气溶胶形成基质的总量计按干重计45重量％至58重量％的量的纤维素。这些重量百分比范围对于纤维素是优选的，并且使纤维素能够特别良好地用作气溶胶形成基质中的填充剂。
纤维素衍生物可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以1重量％至15重量％，或1.5重量％至12重量％的量，优选以2重量％至10重量％的量，更优选以2.5重量％至8重量％的量，更优选以3重量％至5重量％的量存在。
纤维素纤维可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以0.5重量％至10重量％的量，优选1重量％至8重量％的量，更优选以2重量％至6重量％的量，最优选以2.5重量％至5.5重量％的量存在。这些重量百分比范围使纤维能够特别良好地用作气溶胶形成基质的再增强剂。
在本发明的另一实施方案中，纤维素粉末、纤维素纤维和纤维素衍生物中的一种、两种或全部可以存在于气溶胶形成基质中。例如，气溶胶形成基质可以包含纤维素粉末和纤维素衍生物诸如羧甲基纤维素的组合。另选地，气溶胶形成基质可以包含纤维素粉末和纤维素纤维的组合。在另一个替代方案中，气溶胶形成基质可以包含纤维素纤维纤维素衍生物的组合。此外，气溶胶形成基质可以仅包含纤维素粉末。气溶胶形成基质还可以仅包含纤维素纤维或纤维素衍生物。特别地，气溶胶形成基质中可以包括纤维素粉末、纤维素纤维和纤维素衍生物诸如羧甲基纤维素。所有三个组分的存在可以特别良好地使这些组分能够用作增强剂、填充剂和粘结剂。
气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，该化合物在使用中有利于形成致密且稳定的气溶胶并且在气溶胶生成系统的操作温度下基本上耐热降解。合适的气溶胶形成剂可以包括但不限于：多元醇，诸如三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，诸如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；以及一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸的脂族酯，诸如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。气溶胶形成剂可为多元醇或其混合物，例如，二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油。气溶胶形成剂可为丙二醇。气溶胶形成剂可以包括甘油和丙二醇两者。气溶胶形成剂可以仅包括甘油。
气溶胶形成剂可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以20重量％至58重量％，优选25重量％至45重量％，更优选30重量％至38重量％的量存在。贯穿本申请的术语“干重计”是指使用通过卡尔-费休(Karl-Fischer)滴定去除的水来计算的气溶胶形成基质的重量，例如在温度和压力的标准条件下加热到110摄氏度的温度并且使用电位测定法确定终点之后。通过双电位滴定法检测终点。将第二对Pt电极浸入阳极溶液中。检测器电路在滴定期间在两个检测器电极之间保持恒定电流。在等当点之前，溶液含有I-，但含有少量I2。在等当点，出现过量的I2，并且突然的电压降标志着端点。然后，生成I2和达到终点所需的电荷量可以用于计算原始样品中的水量。气溶胶形成剂含量可以通过气体色谱法与火焰离子化检测器组合来测量。
在一些实施方案中，气溶胶形成基质还可以包括二糖。在一个优选实施方案中，气溶胶形成基质可以包括二糖。不受任何理论束缚，二糖可以用于促进热从外部加热元件传导到气溶胶形成基质中。因此，一旦气溶胶形成基质在加热室中由任何外部加热元件加热，二糖可以有助于气溶胶的可靠形成。
此外，不受任何理论的束缚，二糖可以用于在由使用者进行的不同抽吸的过程中改变气溶胶形成剂的释放。例如，二糖的存在可以使气溶胶形成剂例如甘油在更长，延长的时间段内释放。特别地，使用者甚至有可能在进行多于6、7或8次抽吸之后享受由气溶胶形成基质生成的气溶胶。通常，与使用者的第3次或第4次抽吸相比，在这些随后的抽吸期间生成的气溶胶的量减少。
二糖可以选自蔗糖、乳糖或麦芽糖或其组合。在优选的实施方案中，二糖是蔗糖。
二糖可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以0.1重量％至15重量％，优选0.5重量％至12重量％，更优选1重量％至10重量％的量存在。这些重量百分比范围可以使二糖能够特别良好地在使用者进行抽吸期间延长气溶胶形成剂的释放。此外，这些重量百分比范围还可以很好地适于使热能够传导到气溶胶形成基质中。
在一些实施方案中，气溶胶形成基质此外还可以包含尼古丁。尼古丁可以形成在加热时由气溶胶形成基质生成的气溶胶的重要部分。
气溶胶形成基质可以包含基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计0.1重量％至10重量％，优选0.5重量％至8重量％，更优选1重量％至3重量％的量的尼古丁。“干重”的尼古丁含量也可以通过气体色谱法与火焰离子化检测器组合来检测。
气溶胶形成基质可以另外包含至少一种羧酸，优选C3至C6烷基羟基羧酸、烷基酮羧酸或芳基羧酸。至少一种羧酸可以使气溶胶形成基质中存在的任何尼古丁质子化。羧酸的具体实例可以是乳酸、苯甲酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、2-甲基丁酸、乙酰丙酸或其任何组合。优选地，尼古丁在溶液中与酸质子化以产生烟酸酯。然后可以将烟酸盐与其他组分(诸如纤维素或纤维素衍生物)一起使用以便产生气溶胶形成基质。例如，尼古丁可以用作甘油中10重量％的溶液，并且可以将2摩尔当量的乳酸添加到剩余成分的浆料中并混合。与尼古丁游离碱相比，一种或多种质子化尼古丁盐在水中可以具有更高的溶解度。优选地，一种或多种尼古丁盐可以选自由以下项组成的列表：尼古丁柠檬酸盐、尼古丁丙酮酸盐、尼古丁酒石酸氢盐、尼古丁果胶酸盐、尼古丁藻酸盐和尼古丁水杨酸盐。这些盐形式的尼古丁比通常使用的液体游离碱尼古丁更稳定。因此，包含这些一种或多种尼古丁盐的气溶胶形成基质可以比典型的气溶胶形成基质具有更长的保存期限。
至少一种羧酸可以基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计以0.1重量％至10重量％，优选0.5重量％至8重量％，更优选1重量％至3重量％的量存在。
气溶胶形成基质可以包含非烟草挥发性风味化合物。这些非烟草挥发性风味化合物可以在加热气溶胶形成基质时与气溶胶形成剂一起形成气溶胶。例如，非烟草挥发性风味化合物可以包含薄荷醇。如本文所使用，术语“薄荷醇”指示以其同分异构形式中任一种的化合物2-异丙基-5-甲基环己醇。非烟草挥发性风味化合物可以提供选自薄荷醇、柠檬、香草、橙、冬青树、樱桃和肉桂的风味。
基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计非烟草挥发性风味化合物在气溶胶形成基质中的量可以在0.1重量％至54重量％之间，优选在0.5重量％至30重量％之间。
根据本发明的另一实施方案，气溶胶形成基质可以包含0.1重量％至3重量％的烟草，优选0.1重量％至2重量％的烟草。
根据本发明的另一实施方案，气溶胶形成基质基本上不含，更优选不含任何烟草。在这种情况下，气溶胶可以由气溶胶形成剂形成，并且(如果存在的话)由尼古丁和非烟草挥发性风味化合物中的一种或两种形成。当加热气溶胶形成基质时，烟草味道化合物可以基本上不或根本不有助于气溶胶的形成。
纤维素和纤维素衍生物中的一种或多种还可以来源于除烟草以外的纤维素源。例如，树木或非烟草植物可以用作纤维素材料的来源。因此，纤维素和纤维素衍生物中的一种或多种可以不来源于烟草。
气溶胶形成基质中烟草的存在和不存在可以通过DNA条形码明确地鉴定。基于烟草的核基因ITS2(内部转录间隔子2)、rbcL和matK系统以及质体基因间隔子trnH-psbA进行DNA条形码编码的方法是本领域公知的，并且可以使用(Chen S,Yao H,Han J,Liu C,SongJ等人.(2010)Validation of the ITS2 Region as a Novel DNA Barcode forIdentifying Medicinal Plant Species.PLoSONE 5(1):e8613；Hollingsworth PM,Graham SW,Little DP(2011)Choosing and Using a Plant DNA Barcode.PLoS ONE6(5):e19254)。
包括气溶胶形成基质的基质部分可以形成为片材，优选流延片材。气溶胶形成剂的片材可以通过如下类型的浇注工艺形成，该浇注工艺通常包括：将包含纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种的浆料，以及任选的气溶胶形成剂和含氮亲核化合物浇注到传送带或其他支撑表面上，使浇注的浆料干燥以形成气溶胶形成基质的片材以及从支撑表面移除气溶胶形成基质的片材。例如，在某些实施方案中，用于本发明的气溶胶形成基质的片材可以通过浇注工艺由包含纤维素、纤维素纤维、羧甲基纤维素和任选的甘油的浆料形成。另外，浆料可以包含选自尼古丁、尼古丁盐、二糖的附加组分。
在一个实施方案中，形成包括纤维素和纤维素衍生物、气溶胶形成剂、含氮亲核化合物和(如果存在的话)烟草中的至少一种的浆料。浆料中的成分可以具有按干重计15重量％至25重量％，优选20重量％的浓度。流延片材可以由浆料形成。可以通过干燥来形成流延片材。目标片材厚度可以在200微米至300微米之间，优选250微米。片材重量可以在160至180克/平方米之间。
另选地，用于形成非烟草材料片材的浇注工艺可以仅采用纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种。流延片材随后可以用作用于将尼古丁，优选尼古丁盐和气溶胶形成剂中的一种或两种吸收到片材上的纤维素吸收基质。另外，含氮亲核化合物和二糖中的一种或两种也可以被吸收在吸收基质上或可以在浇注工艺期间存在。
尼古丁，优选尼古丁盐和气溶胶形成剂可以与水组合为液体制剂。液体制剂还可以包含上述非烟草挥发性风味化合物中的任一种。此类液体制剂然后可以被吸附剂基质吸收或被涂覆到吸附剂基质的表面上。
包括气溶胶形成基质的基质部分可以形成为棒。可以提供包括由上述浇注工艺形成的非烟草材料的聚集片材的基质部分，该非烟草材料包括纤维素和纤维素衍生物中的至少一种或两种。基质部分可以由包装材料包裹。非烟草材料的片材可以是纹理化的或卷曲的，并且可以包括吸附剂基质、尼古丁盐和气溶胶形成剂。非烟草材料的聚集片材优选地基本上沿着基质部分的整个长度并且基本上跨过基质部分的整个横截面积延伸。片材还可包含水。
气溶胶形成基质可以包含基于气溶胶形成基质的总量计，按干重计至多5重量％的烟草。该烟草可以包括流延叶烟草、复原烟草、烟草纸片、烟草粉末、混合烟草、条、薄片、切碎的烟草或任何其他合适形式的烟草。烟草可以通过再造工艺由均质烟草材料的片材生产。这些包括但不限于：在例如US-A-3,860,012中所述的类型的造纸工艺或例如US-A-5,724,998中所述的类型的浇注或‘流延叶’工艺。例如，在某些实施方案中，用于本发明的包括烟草材料的均质片材可以由除上文提及的浆料的其他组分之外还包含颗粒烟草的浆料形成。
如本文所用，术语‘聚集’可以表示气溶胶形成基质片材被卷绕、折叠或以其他方式压缩或收缩成基本上横向于棒的圆柱轴线。
术语“片材”可表示具有基本上大于其厚度的宽度和长度的层状元件。
本发明的另一实施方案涉及一种气溶胶生成制品，其包括含有如本文所述的气溶胶形成基质的基质部分。优选地，制品中的基质部分可以呈棒的形式。
气溶胶生成制品还可以包括连接部分。连接部分优选地可以具有管状中空芯。此类管状中空芯可以位于基质部分的下游并且可以邻接气溶胶形成基质。
连接部分可以由任何合适的材料或材料组合形成。举例来讲，连接部分可由选自由以下项组成的组的一种或多种材料形成：乙酸纤维素、卡纸板、卷曲纸，诸如卷曲耐热纸或卷曲羊皮纸，以及聚合材料，诸如低密度聚乙烯(LDPE)。在优选的实施方案中，连接部分可以由乙酸纤维素形成，并且优选地可以是中空乙酸纤维素管。
连接部分优选地具有近似地等于气溶胶生成制品的外径的外径。
气溶胶生成制品还可以包括被布置成至少部分地包裹在连接部分和基质部分周围以重叠连接部分和基质部分的接装纸。此类接装纸可以增加气溶胶生成制品的稳定性。
本发明的另一方面涉及一种气溶胶生成系统，该系统包括如本文所述的气溶胶生成制品和气溶胶生成装置。气溶胶生成装置可以包括加热元件和用于接收所述气溶胶生成制品的加热室。加热元件可以被构造成将气溶胶生成制品加热到220摄氏度至400摄氏度，优选250摄氏度至290摄氏度范围内的温度。在这些温度下，可以从气溶胶生成制品中包括的气溶胶形成基质生成气溶胶。由于存在含氮亲核化合物，该气溶胶可以在醛中被还原。
气溶胶生成装置可以加热但不燃烧气溶胶生成制品。此类电加热式加热不燃烧气溶胶生成系统将气溶胶生成制品加热到足以从基质产生气溶胶而不燃烧基质的温度。
如本文所用，术语‘上游’和‘下游’用于描述气溶胶生成装置和气溶胶生成制品的部件或部件部分相对于使用者在其使用期间抽吸气溶胶生成装置的加热室中的气溶胶生成制品的方向的相对位置。
气溶胶生成制品可以包括嘴端，在使用中，气溶胶通过该嘴端离开气溶胶生成系统并被递送给使用者。嘴端也可以被称为下游端。在使用中，使用者在气溶胶生成系统，特别是气溶胶生成制品的下游端或嘴端上抽吸，以便吸入由气溶胶生成系统生成的气溶胶。气溶胶生成系统包括与下游端或嘴端相对的上游端。
在本公开的一些方面，加热元件可以包括电阻材料。合适的电阻材料包含但不限于：半导体，例如掺杂陶瓷、“导”电陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽、铂、金及银。合适的金属合金的实例包含含不锈钢、含镍合金、含钴合金、含铬合金、含铝合金、含钛合金、含锆合金、含铪合金、含铌合金、含钼合金、含钽合金、含钨合金、含锡合金、含镓合金、含锰合金、含金合金、含铁合金以及以镍、铁、钴、不锈钢、及铁-锰-铝合金为主的超合金。在复合材料中，电阻材料可任选嵌入绝缘材料中，由绝缘材料封装或由绝缘材料涂布或者反之亦然，取决于能量转移的动力学和所需外部理化性质。
在另一个实施方案中，可以使用加热式气溶胶生成制品，其包括可燃热源和可燃热源下游的气溶胶生成基质。例如，可以采用在WO-A-2009/022232中所公开类型的加热式气溶胶生成制品中的具有气溶胶生成基质的气溶胶生成制品，所述加热式气溶胶生成制品包含可燃碳基热源、在可燃热源下游的气溶胶生成基质，以及围绕并且与可燃碳基热源的后部和气溶胶生成基质的相邻前部直接接触的导热元件。然而，将了解，如本文所述的气溶胶生成制品也可以用于包括具有其他构造的可燃热源的加热式气溶胶生成制品中。
如所描述，在本发明的方面中的任一者中，加热元件可为气溶胶生成装置的部分。气溶胶生成装置可以包括内部加热元件或外部加热元件，或内部和外部加热元件两者，其中“内部”和“外部”是针对气溶胶生成制品。内部加热元件可采用任何合适形式。例如，内部加热元件可采用加热叶片的形式。备选地，内部加热器可采用具有不同导电部分的套管或基板，或电阻式金属管的形式。另选地，内部加热元件可以是贯穿气溶胶生成制品的基质部分的中心的一个或多个加热针或棒。其他替代物包括电热线或丝，例如，Ni-Cr(镍-铬)、白金、钨或合金线或加热板。任选地，可将内部加热元件沉积在刚性载体材料内或沉积在其上。在一个此类实施方案中，电阻加热元件可以使用在温度与电阻率之间具有定义关系的金属形成。在此类示例性装置中，金属可在合适的绝缘材料(例如，陶瓷材料)上形成为迹线，然后夹在另一绝缘材料(例如，玻璃)中。以此方式形成的加热器可用于加热和监控加热元件在操作期间的温度。
外部加热元件可采用任何合适形式。例如，外部加热元件可采用在介电基板(例如，聚酰亚胺)上的一个或多个挠性加热箔的形式。柔性加热箔可以被成形为与用于接收气溶胶生成制品的加热室的周边一致。备选地，外部加热元件可采用金属网格、挠性印刷电路板、模制互连装置(MID)、陶瓷加热器、挠性碳纤维加热器的形式，或可使用涂层技术(例如，等离子体气相沉积)形成于合适的成形基板上。外部加热元件也可使用在温度与电阻率之间具有定义关系的金属形成。在此类示例性装置中，金属可在两层合适绝缘材料之间形成为迹线。以此方式形成的外部加热元件可用于加热和监控外部加热元件在操作期间的温度。
内部或外部加热元件可以包括散热器或贮热器，其包括能够吸收及存储热并接着随时间推移将热释放到气溶胶生成制品的基质部分的材料。散热片可由任何合适的材料例如合适的金属或陶瓷材料形成。在一个实施例中，材料具有高热容量(显热存储材料)，或者材料是一种能够吸收并接着经由可逆过程(例如，高温相变)释放热的材料。合适的显热存储材料包括硅胶、氧化铝、碳、玻璃垫、玻璃纤维、矿物质、金属或合金例如铝、银或铅、和纤维素材料例如纸。其他经由可逆相变释放热的合适材料包括石蜡、醋酸钠、荼、蜡、聚环氧乙烷、金属、金属盐、优态盐混合物或合金。散热器或贮热器可以被布置成使得其直接与气溶胶生成制品的基质部分接触，并且可以将储存的热量直接传递到基质。替代地，储存在散热器或贮热器中的热量可以通过热导体诸如金属管传递到气溶胶生成制品的基质部分。
替代地，对于电阻加热元件，加热元件可以被构造为感应加热元件。感应加热元件可以包括感应线圈和感受器。一般来说，感受器是能够吸收电磁能并且将其转换成热的材料。当位于交变电磁场中时，通常感生涡电流并且在感受器中发生磁滞损耗，从而引起感受器的加热。改变由一个或多个感应线圈生成的电磁场加热感受器，该感受器然后将热量传递到气溶胶生成制品，从而形成气溶胶。热传递可以主要通过热传导。如果感受器与气溶胶生成基质紧密热接触，则此类热传递是最佳的。
感受器可以由能够经电感加热到足以从气溶胶形成基质生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选的感受器可以包括铁磁性材料或由铁磁性材料组成，例如铁磁合金、铁素体铁，或铁磁性钢或不锈钢。合适的感受器可以是铝或包括铝。优选的感受器可以被加热到超过250摄氏度的温度。
优选的感受器是金属感受器，例如不锈钢。然而，感受器材料还可以包括以下各种或由以下各种制成：石墨；钼；碳化硅；铝；铌；因康镍合金(Inconel alloy)(基于奥氏体(austenite)镍-铬的超合金)；金属化膜；如氧化锆等陶瓷；如铁、钴、镍等过渡金属或如硼、碳、硅、磷、铝等类金属组分。
优选地，感受器材料是金属感受器材料。感受器还可以是多材料感受器，并且可以包括第一感受器材料和第二感受器材料。在一些实施方案中，第一感受器材料可以设置成与第二感受器材料紧密物理接触。第二感受器材料的居里温度优选地低于气溶胶形成基质的燃点。第一感受器材料优选地主要用于在感受器放在波动电磁场中时加热感受器。可使用任何合适的材料。例如，第一感受器材料可以是铝，或者可以是含铁材料，诸如不锈钢。第二感受器材料优选地主要用于指示感受器何时已达到特定温度，所述温度是第二感受器材料的居里温度。第二感受器材料的居里温度可以用于在操作期间调节整个感受器的温度。用于第二感受器材料的合适材料可以包含镍和某些镍合金。
通过提供具有至少第一感受器材料和第二感受器材料的感受器，气溶胶形成基质的加热和加热的温度控制可以分开。优选地，第二感受器材料是具有与期望的最高加热温度基本上相同的第二居里温度的磁性材料。也就是说，优选的是，第二居里温度与感受器应当加热到的温度大致相同以便从气溶胶形成基质生成气溶胶。
当采用感应加热元件时，感应加热元件可以被构造为如本文所述的内部加热元件或如本文所述的外部加热器。如果感应加热元件构造为内部加热元件，则感受器元件优选地构造为用于穿透气溶胶生成制品的销或叶片。如果感应加热元件构造为外部加热元件，则感受器元件优选地构造为至少部分地围绕加热室或形成加热室的侧壁的圆柱形感受器。
加热元件可以通过传导来加热气溶胶生成制品的基质部分。加热元件可至少部分接触基质或在其上安置基质的载体。替代地，可以通过导热元件将来自内部或外部加热元件的热传导到基质。
在操作期间，气溶胶生成制品可以完全包含在气溶胶生成装置内。在这种情况下，使用者可以抽吸气溶胶生成装置的烟嘴。替代地，在操作期间，只有气溶胶生成制品的基质部分可以包含在气溶胶生成装置内。在这种情况下，使用者可以直接抽吸气溶胶生成制品。
气溶胶生成装置可以包括电路。电路可以包括微处理器，所述微处理器可为可编程微处理器。微处理器可以是控制器的一部分。电路可包括另外的电子部件。电路可被配置为调节到加热元件的电力供应。电力可以在激活气溶胶生成装置之后持续地供应到加热元件，或者可以间歇地，诸如在逐口抽吸的基础上供应。可以以电流脉冲的形式将电力供应给加热元件。电路可以被构造成监视加热元件的电阻并且优选地取决于加热元件的电阻而控制对加热元件的电力供应。
气溶胶生成装置可包括在气溶胶生成装置主体内的电源，通常是电池。在一个实施方案中，电源是锂离子电池。另选地，电源可以是镍-金属氢化物电池、镍镉电池，或锂基电池例如锂-钴、锂-铁-磷酸盐、钛酸锂或锂-聚合物电池。作为备选，电源可以是另一形式的电荷存储装置，诸如电容器。电源可能需要充电，并且可能具有能够存储足够能量以进行一次或多次使用体验的容量；例如，电源可以具有足够的容量以连续产生气溶胶约六分钟的时间或六分钟的倍数的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量来提供预定次数的抽吸或加热器的不连续激活。
本发明的另一个方面涉及一种操作如本文所述的气溶胶生成系统的方法，该方法包括如下方法步骤：
A)将所述气溶胶生成制品插入到加热室中，
B)经由加热元件加热所述气溶胶生成制品，从而生成气溶胶和醛，其中所述醛与含氮亲核化合物反应，产生醛还原的气溶胶。
在加热所述气溶胶生成制品期间，可以提供基本上不含或完全不含醛的气溶胶。
在加热所述气溶胶生成制品期间，甲醛可以形成为醛，其中甲醛与所述含氮亲核化合物反应，产生甲醛还原的气溶胶。甲醛可以是在从本发明的气溶胶形成基质生成气溶胶期间形成的一种伯醛。
包含根据本发明的任何实施方案的气溶胶形成基质的气溶胶生成制品可以优选地在气溶胶形成基质中包含脲和赖氨酸中的一种或两种作为含氮亲核化合物。
本发明的另一方面还涉及含氮亲核化合物用于从通过加热如本文所述的气溶胶生成制品形成的气溶胶中移除醛的用途。
在使用含氮亲核化合物期间，可以将气溶胶加热到220摄氏度至400摄氏度，优选250摄氏度至290摄氏度之间的温度。
关于一个实施方案描述的特征可以同样应用于本发明的其他实施方案。
附图说明
将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了含有烟草以及非烟草气溶胶形成基质的不同气溶胶生成制品的甲醛含量的柱状图；
图2描绘了包括不同浓度的脲的不同气溶胶生成制品的甲醛含量的柱状图；
图3示出了包括烟草或具有蔗糖和赖氨酸的其他非烟草气溶胶形成基质的不同气溶胶生成制品的甲醛含量的柱状图；
图4示出了根据气溶胶形成基质中二糖蔗糖的量，在使用者进行12次抽吸的过程期间气溶胶形成剂甘油的释放；
图5描绘了包括气溶胶生成装置和气溶胶生成制品的气溶胶生成系统的示意图。
具体实施方式
图1描绘了其中在350摄氏度的温度下在由具有加热元件的各种气溶胶生成制品生成的气溶胶中检测到的甲醛的量的柱状图。通过内部叶片加热含有气溶胶生成制品的气溶胶形成基质的基质部分。一般来说，可以通过使用吸烟机将气溶胶捕获在DNPH衍生化溶液中(2,4-二硝基苯肼)来检测烟雾中的甲醛。在气溶胶收集结束后最多15分钟添加吡啶以淬灭衍生化反应。将含有内标的溶液添加到稳定的气溶胶提取物中，然后使用具有MS-MS检测的超高效液相色谱法用ESI(电喷雾电离)源的以负模式进行分析。在该图中以及在图2和图3中，竖直轴线表示在微克/气溶胶生成制品中检测到的甲醛的量。用10表示的柱显示在气溶胶生成制品的气溶胶中检测到3.7微克甲醛，该气溶胶生成制品包含75重量％的烟草共混物，18重量％的甘油作为气溶胶形成剂，其余为粘结剂。与含烟草的气溶胶生成制品相比，可以在气溶胶生成制品的气溶胶中检测到15.4微克甲醛，该气溶胶生成制品包含45重量％纤维素、30重量％肌醇、20重量％甘油，并且其余为粘结剂(用12表示的柱)。肌醇用作增塑剂。数据显示，与含烟草的基质相比，从不含烟草的气溶胶形成基质中释放的甲醛高达4倍。用14和16表示的柱显示，在气溶胶生成制品的气溶胶中未检测到甲醛，该气溶胶生成制品包含45重量％纤维素、26.25重量％肌醇、20重量％甘油和3.75重量％脲(用14表示的柱)或3.75重量％赖氨酸(用16表示的柱)。因此，脲和赖氨酸都可以用作与甲醛反应的含氮亲核化合物，由此从气溶胶中消除甲醛。
图2描绘了在350摄氏度的温度下在由具有加热元件的各种气溶胶生成制品生成的气溶胶中检测到的甲醛的柱状图。用18表示的柱显示，在由气溶胶生成制品形成的气溶胶中可以检测到3.5微克甲醛，该气溶胶生成制品包含75重量％的烟草共混物、18重量％甘油，并且其余为粘结剂。在含有56重量％纤维素、5重量％羧甲基纤维素、1重量％脲、3重量％纤维素纤维和35重量％甘油(用20表示的柱)的气溶胶生成制品的气溶胶中发现2.11微克甲醛。因此，当包括1重量％脲作为甲醛清除剂时，气溶胶中的甲醛的量可以减少39％。在含有49重量％纤维素、8重量％羧甲基纤维素、5重量％脲、3重量％纤维素纤维和35重量％甘油(用22表示的柱)的气溶胶生成制品的气溶胶中未检测到甲醛。
图3示出了在具有不同组成的各种气溶胶生成制品的气溶胶中检测到的甲醛的柱状图。可以在加热元件的350摄氏度下在气溶胶生成制品中检测到3.31微克甲醛，该气溶胶生成制品包含75重量％的烟草共混物，该烟草共混物包含如上文针对图2所提及的其他组分(用24表示的柱)。含有58重量％纤维素、35重量％甘油、4重量％羧甲基纤维素和3重量％纤维素纤维的气溶胶生成制品生成1.68微克甲醛(用26表示的柱)。与此相反，在气溶胶生成制品的气溶胶中检测到更多的甲醛，2.61微克，其中10重量％纤维素已被10重量％蔗糖(用28表示的柱)替代。这表明二糖蔗糖的存在增加了甲醛的量。通过将本发明的含氮亲核化合物包括在气溶胶形成基质中，可以可靠地减少或抑制与二糖相关的甲醛的释放。用30表示的柱显示，在包含56重量％纤维素、35重量％甘油、2重量％赖氨酸作为含氮亲核化合物、4重量％羧甲基纤维素和3重量％纤维素纤维的气溶胶生成制品的气溶胶中未检测到甲醛。
当将重量为0.5克并且包含42重量％纤维素、28重量％山梨糖醇、20重量％甘油以及5重量％的磷酸铵、5重量％壳聚糖、5重量％赖氨酸、5重量％脲或5重量％的聚乙烯亚胺(其余为纤维素纤维和瓜尔胶)的具有气溶胶形成基质的气溶胶生成制品加热到350摄氏度持续6分钟时，实现类似结果(图中未示出)。在所有这些情况下，用TG-GC-MS分析未检测到甲醛。
图4示出了曲线图，其中竖直轴线描绘了由FT-IR检测到的每次抽吸甘油的量(微克/抽吸)，并且水平轴线指示抽吸的次数。该曲线图描绘了在加热元件的250摄氏度的温度下在12次连续抽吸过程期间在气溶胶中检测到的甘油的量。用32表示的曲线图示出从含烟草的气溶胶生成制品中释放的甘油的量，该气溶胶生成制品含有75重量％烟草、18重量％甘油，并且其余为粘结剂以供比较。用34表示的曲线图示出了甘油从含有58重量％纤维素、35重量％甘油、4重量％羧甲基纤维素和3重量％纤维素纤维的气溶胶生成制品中的释放。其他曲线图示出甘油从气溶胶生成制品中的释放，其中10重量％纤维素已被10重量％的蔗糖替代(用36表示的曲线图)，或其中20重量％纤维素已被20重量％的蔗糖替代(用38表示的曲线图)。可以清楚地看到，蔗糖的添加导致甘油释放的延迟，使得更多的甘油在从第7次或第8次抽吸开始的稍后阶段释放。
图5描绘了包括气溶胶生成装置46和气溶胶生成制品40的气溶胶生成系统的示意图。气溶胶生成制品40包括基质部分42和连接部分44。基质部分42包括本发明的气溶胶形成基质，并且位于气溶胶生成制品方向的上游。下游连接部分44可以包括管状中空部分，诸如中空乙酸酯管。气溶胶生成制品40可以这样的方式插入到气溶胶生成装置46的加热室48中，使得基质部分42邻近加热室的加热元件50。气溶胶生成装置46中存在附加元件，例如电路52，诸如微处理器和电源54，例如电池。电源和电路以及加热元件可以经由电连接56进行电连接。在使用气溶胶生成装置期间，使用者可以在气溶胶生成制品40的下游端抽吸，该下游端可以是连接部分44或另外的烟嘴或过滤器(图5中未示出)，用于吸入在加热基质部分42期间形成的气溶胶。由于在基质部分42的气溶胶形成基质中存在含氮亲核化合物，气溶胶可以包含降低浓度的醛。

Claims (34)

1.一种气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质包含：
a)纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种，
b)气溶胶形成剂，其中所述气溶胶形成剂以基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，20重量％至58重量％的量存在，
c)基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至5重量％的烟草，
d)含氮亲核化合物，以及
e)二糖。
2.根据权利要求1所述的气溶胶形成基质，其包含基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至3重量％的烟草。
3.根据权利要求1所述的气溶胶形成基质，其包含基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至1重量％的烟草。
4.根据权利要求1所述的气溶胶形成基质，其包含基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0重量％至0.5重量％的烟草。
5.根据权利要求1所述的气溶胶形成基质，其中所述含氮亲核化合物是有机化合物和无机化合物中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的气溶胶形成基质，其中所述含氮亲核化合物选自由以下各项组成的组：
-具有氨基或酰胺基团的有机化合物，
-无机铵化合物。
7.根据权利要求6所述的气溶胶形成基质，其中所述具有氨基或酰胺基团的有机化合物为氨基酸、含氮糖类或含氮塑料。
8.根据权利要求6所述的气溶胶形成基质，其中所述具有氨基或酰胺基团的有机化合物为含氮多糖。
9.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中所述含氮亲核化合物选自以下项中的至少一项：
-选自由以下项组成的组的氨基酸：赖氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、精氨酸或高半胱氨酸或其组合，
-三肽，包括谷胱甘肽
-脲或脲衍生物或其组合，
-选自由以下项组成的组的含氮糖类和多糖：葡糖胺、半乳糖胺或壳聚糖或其组合，
-选自以下项的无机铵化合物：磷酸铵和磷酸金属铵盐，或磷酸碱土金属铵盐或其组合，
-选自以下项的含氮塑料：聚乙烯-亚胺、聚苯乙烯-丙烯腈或聚丙烯腈丁二烯-苯乙烯或其组合。
10.根据权利要求9所述的气溶胶形成基质，其中所述磷酸铵是磷酸二铵、磷酸三铵、磷酸氢铵或磷酸二氢铵。
11.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质包含选自蔗糖、乳糖或麦芽糖或其组合的二糖。
12.根据权利要求11所述的气溶胶形成基质，其中所述二糖是蔗糖。
13.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质包含0.1重量％至3重量％的烟草。
14.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质不含烟草。
15.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中所述纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种选自纤维素、纤维素酯或纤维素醚或其组合。
16.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中所述纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种选自乙酸纤维素或羧甲基纤维素。
17.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中所述气溶胶形成剂选自多元醇、多元醇的酯或一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸的脂族酯或其组合。
18.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质还包含尼古丁作为组分f)。
19.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质形成为片材。
20.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质形成为流延片材。
21.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中组分a)的纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种以基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计15重量％至85重量％的量存在。
22.根据权利要求21所述的气溶胶形成基质，其中组分a)的纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种以基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计20重量％至80重量％的量存在。
23.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中组分a)的纤维素和纤维素衍生物中的一种或两种以基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计25重量％至70重量％的量存在。
24.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其中所述气溶胶形成剂以基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，25重量％至45重量％的量存在。
25.根据权利要求1或2所述的气溶胶形成基质，其含有基于所述气溶胶形成基质的总量计，按干重计，0.2重量％至5重量％的所述含氮亲核化合物。
26.一种气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括含有根据权利要求1-25中任一项所述的气溶胶形成基质的基质部分。
27.根据权利要求26所述的气溶胶生成制品，其中所述制品中的所述基质部分呈棒的形式。
28.一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置和根据权利要求26所述的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成装置包括加热元件和用于接收所述气溶胶生成制品的加热室，所述加热元件被构造成加热所述制品。
29.根据权利要求28所述的气溶胶生成系统，其中所述加热元件被构造成加热所述制品到220摄氏度至400摄氏度范围内的温度。
30.根据权利要求28所述的气溶胶生成系统，其中所述加热元件被构造成加热所述制品到250摄氏度至290摄氏度范围内的温度。
31.一种操作根据权利要求28所述的气溶胶生成系统的方法，所述方法包括以下方法步骤：
A)将所述气溶胶生成制品插入到所述加热室中，
B)经由所述加热元件加热所述气溶胶生成制品，从而生成气溶胶和醛，其中所述醛与所述含氮亲核化合物反应，产生醛还原的气溶胶。
32.一种含氮亲核化合物用于提供经由加热根据权利要求26所述的气溶胶生成制品而形成的醛还原的气溶胶的用途。
33.根据权利要求32所述的用途，其中将所述气溶胶生成制品加热到220摄氏度至400摄氏度的温度。
34.根据权利要求33所述的用途，其中将所述气溶胶生成制品加热到250摄氏度至290摄氏度之间的温度。
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