CN1547438A - 烟草制品及其使用的烟草填料材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过利用其吸烟材料的组分粒径来控制静态燃烧速度的烟草制品，该吸烟材料包含一种不可燃烧的无机填料，粘合剂，气溶胶发生装置，其中不可燃烧的填料包含一部分平均粒径范围在500微米－20微米的材料。
Description
本发明涉及烟草(smokable)填料材料，它可以是烟草替代品材料，以及结合这种材料的烟草制品。
提供一种可以减少生物物质的量，以减少与这些生物物质即烟草燃烧相关的潜在健康问题的烟草填料材料多年来一直是一个目标。为此提出了大量与烟草替代材料或替代吸烟材料相关的现有技术。这些替代材料的一个问题是，随着可燃烧物质在吸烟材料中量的下降，替代材料的燃烧性质难以控制。这就需要某些公知的燃烧改性剂，例如燃烧添加剂如有机酸的碱金属盐例如乙酸钠或钾，或阻燃剂例如氯化钙或氯化镁以控制燃烧速度。
美国专利No.4,109,664描述了使用纤维素粘合剂，其中至少一部分是热凝胶取代纤维素，并且使用高速剪切混合机在浆液中鼓入空气泡。国际专利申请公开号WO 96/07336和欧洲专利申请0 419 975描述了使用无机填料的吸烟材料(有时会凝聚，如EP 0 419 975中所述)、粘合剂和气溶胶发生装置。这些文献中没有一篇提到无机填料的粒径，也没有提到它们对包含这些吸烟材料的烟草制品的静态燃烧速度的影响。
本发明基于已经发现并生产出一种新的吸烟材料(smokingmaterial)，它结合有不可燃烧的无机填料，该填料的平均粒径对于吸烟材料的燃烧性质具有有利的影响。
本发明的另一个目标是提供一种吸烟材料，它对于结合有该材料的烟草制品的味道、吸烟口感或烟灰性质之一或几种具有有利的影响。
本发明的进一步目标是提供一种方法，用于控制结合有该新吸烟材料的烟草制品每次喷烟的释放量。
本发明的进一步目标是提供一种方法，用于控制具有预定配方的吸烟材料的静态燃烧速度。
本发明提供了一种吸烟材料，包含不可燃烧的无机填料、粘合剂、气溶胶发生装置，其中不可燃烧的填料包含一部分平均粒径范围在500微米-20微米的材料。
本发明还提供了一种控制烟草制品的静态燃烧速度的方法，其中该烟草制品包含一根卷在包装纸中的烟草填料材料，所述烟草填料材料结合有一部分吸烟材料，包含不可燃烧的无机填料、粘合剂和气溶胶发生装置，所述无机填料包含一部分平均粒径范围在500微米-20微米的材料，选择无机填料的粒径以提供所需的静态燃烧速度，和/或根据烟草填料材料混合物中烟草材料的量来选择吸烟材料的量以提供所需的静态燃烧速度。
本发明还提供了一种烟草制品，包含一根卷在包装纸中的烟草填料材料，所述烟草填料材料结合有一部分根据本发明的吸烟材料。
无机填料优选占最终片材重量的60-90％，更优选65-85％，甚至更优选大于65％，并且更优选＞70％。有利的是无机填料占最终片材重量的大约75％。
无机填料的平均粒径范围优选是500微米-30微米，更优选400微米-50微米，甚至更优选200微米-150微米，最优选在大约170微米。该粒径范围完全不同于替代烟草产品中常用的无机填料的粒径，即粒径大约2-3微米。对单个无机填料而言，粒径范围可以是1微米-1毫米(1000微米)。无机填料可以被研磨、碾磨或沉积到所需的粒径。
有利的是无机填料是一种或多种珍珠岩、氧化铝、硅藻土、白垩、蛭石、氧化镁、硫酸镁或其它无机填料。该填料合适的密度范围是0.1-3.97g/cm3。
如果使用无机填料的组合，一种或多种填料可以适当地是小粒径，而另一种可以是较大的粒径，每种填料的比例应该适当，以达到所需的平均粒径。在最终烟草制品中所需的静态燃烧速度可以通过使用烟草和烟草填料材料中吸烟材料的适当混合物来实现。
无机填料优选不是聚集的形式，在使用前无机填料应该需要进行少许预处理，否则可能会分级。
粘合剂优选占最终片材重量的5-13％，更优选大于6％，并且甚至更优选大于7％。有利的是粘合剂占最终片材重量的大约7.5％。
有利的是粘合剂是一种有机粘合剂，并且最有利的是一种藻酸类粘合剂。如果粘合剂是藻酸盐和非藻酸盐粘合剂的混合物，那么粘合剂优选包含至少50％藻酸盐、更优选至少60％藻酸盐、并且甚至更优选至少70％藻酸盐。当使用非藻酸盐粘合剂时，所需组合粘合剂的量可以适当地降低。在粘合剂组合中藻酸盐的量有利地随着组合粘合剂量的降低而增加。合适的粘合剂包括可溶性藻酸盐，如藻酸铵、藻酸钠、藻酸钠钙、藻酸钙铵、藻酸钾、藻酸镁、藻酸三乙醇胺、和藻酸丙二醇。其它有机粘合剂如纤维素粘合剂、树胶或凝胶也可以使用。合适的纤维素粘合剂包括纤维素和纤维素衍生物，如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或纤维素醚。合适的树胶包括阿拉伯树胶、印度胶、黄耆胶、刺梧桐树胶、槐豆胶、金合欢胶、瓜尔胶、温柏树胶或黄原胶。合适的凝胶包括琼脂、琼脂糖、角叉菜胶、furoidan和furcellaran。淀粉也可以用作有机粘合剂。其它合适的树胶可以参考手册进行选择，如Industrial Gums，E.Whistler(Academic Press)。
更优选作为粘合剂的是藻酸类粘合剂。藻酸盐因其燃烧性质而在本发明中是优选的。
气溶胶发生装置优选占最终片材重量的5-15％，更优选7-13％，并且甚至更优选10-13％。气溶胶发生装置最优选占11-13％，并且可以有利地为11.25％或12.5％。结合存在于混合物中的烟草材料量适当地选择气溶胶发生装置的量，其中混合物包含烟草制品的烟草填料材料。例如，在包含高比例片材和低比例烟草材料的混合物中，片材中可以需要较低含量的气溶胶发生装置。
有利的是气溶胶发生装置或一部分气溶胶发生装置可以被包封，优选被微囊化，或者以某些其它方式被稳定化。在这种情况下气溶胶发生装置的量可以高于给定的范围。
根据本发明的烟草制品优选包含用气溶胶发生装置处理过的烟草材料。加入到烟草中的气溶胶发生装置的量优选为烟草重量的2-6％，但是可以适当地最高到12％。
合适的气溶胶发生装置包括形成气溶胶的装置，选自多元醇，如甘油、丙二醇和三甘醇；酯，如柠檬酸三乙基酯或甘油三乙酸酯，高沸点烃，或非多元醇，如乙二醇、山梨糖醇或乳酸。可以使用气溶胶发生装置的组合。气溶胶发生装置的一个附加功能是使片材增塑。合适的附加增塑剂包括水。
有利的是吸烟材料包含一种着色剂以使材料变暗，和/或一种香料以赋予特定的香味。合适的香料或着色剂材料包括，例如可可、甘草、焦糖、巧克力或乳脂糖。精细研磨、粒化或均匀化的烟草也可以使用。工业上允许的食用着色剂也可以使用，如E150a(焦糖)、E151(亮黑BN，E153木炭或E155(brown HT)。合适的香料包括例如薄荷醇和香兰素。其它保护材料也可以是适用的。此外，存在蛭石或其它无机填料可以使吸烟材料的颜色更暗。已经发现如果无机填料的白度低于95Y，如V100白垩，则无须加入着色剂。
着色剂或香料优选占最终吸烟材料重量的0-10％，更优选占5-7％。有利的是着色剂或香料占最终吸烟材料的5％、6％或7％。例如当着色剂或香料是可可或甘草时，其最小用量为2-3％。可可的适当用量范围是最终吸烟材料重量的0-5％，优选约4％；而甘草的用量为0-4％，优选约2％。
有利的是如果在替代实施方案中使用一种食用染料，则其用量范围是最终吸烟材料重量的至少0.5％。着色剂可以在片材形成之后撒在片材中。
可以加入纤维如木浆或纤维素纤维以给片材提供较高的强度、较低的密度或较高的填充值之一或几种。纤维可以占最终片材重量的1-10％，优选2-5％，并且甚至更优选大约3％。
令人惊讶的是，根据本发明的片材具有充足的强度，并且具有可以接受的密度，而无须高速剪切混合以产生通风或加入热凝胶粘合剂。吸烟片材的拉伸强度范围优选是1-2N/mm。尽管低于传统的再生烟草片材(因为在这些再生片材中没有纤维)，但该材料的强度仍然足以经受通常片材加工的剧烈程度。据信这可能是因为少量的交联发生在干燥过程中白垩的钙离子和片材的钠离子之间。已经发现如果在片材浆液中加入附加量的交联钙盐，可以获得强度的改进。
片材的密度，如采用水银孔隙度法测定，优选的范围是0.7-1.5g/cc，更优选0.9-1.2g/cc。水银孔隙度法给出表观或轮廓密度测定值。
片材的填充值范围是1.2-1.8cc/g，适当地是大约1.5cc/g。再生烟草片材的填充值范围是3-6cc/g。
吸烟材料优选与烟草材料混合以提供烟草填充材料。有利的是大部分烟草材料是生切烟丝。对于释放约12mg不含尼古丁的干燥颗粒物质(NFDPM)的全香型产品来说，根据本发明的吸烟材料和烟草材料的混合比例有利的是25∶75(吸烟材料∶烟草材料)-75∶25，优选范围是60∶40。
在根据本发明的烟草制品中可以优选采用通风，以将释放量减少到＜9mg NFDPM。释放量的范围可以是2-6mg NFDPM。此外，或在替代实施方案中，烟草填料的混合比例可以改变，以增加根据本发明的吸烟材料的量，从而减少烟气组分的释放量。
申请人已经发现，通过仔细选择无机填料的粒径，对于给定的配方，可以改变本发明吸烟材料的静态燃烧速度，而无须改动配方。这对产品研发者以及卷烟制造商而言是一个新的方法。此外，结合有本发明吸烟材料的烟草制品的味道和香味特性以及物理特性可以通过无机填料粒径的选择加以控制。
包含本发明片材的烟草制品的静态燃烧速度优选为3mm/min到8mm/min。更优选静态燃烧速度范围是4-7.5mm/min，最优选静态燃烧速度范围是4-6mm/min。
有利的是吸烟材料是一种不含烟草的片材。
下列实施例用于说明本发明。
实施例1
根据本发明的吸烟材料通过以下方式制备：称重3kg干燥的配方，该配方由74％白垩(无机填料)、12％甘油(气溶胶发生装置)、8％藻酸钠(粘合剂)、4％可可和2％甘草(着色剂/香料)。8升水逐渐加入到白垩、甘油、可可和甘草的干燥混合物中，藻酸盐和水一起加入混合物中。混合物使用Silverson混合机进行混合，直至浆液达到合适的粘度(150,000cps)。浆液随后使用加热的鼓式浇注机进行浇注，以产生1毫米厚度的湿片材。该材料使用切碎机以31cpi切碎，与生切烟丝混合并制成卷烟。包含27毫米过滤嘴的84毫米长度的卷烟用50CU的包装纸卷包。表1详细列出了所使用白垩的组成以及物理性质。采用了包含100％烟草混合物的对照卷烟，它是一种全板层混合物(alllamina mix)，由烟道熟化的(flue-cured)Burley和Oriental级烟草组成，其中混合物的40％是DIET膨胀烟草。每一组测试卷烟包含40％烟草和60％本发明吸烟片材的混合物。这些卷烟在ISO标准化的机械吸烟条件下抽吸，即每分钟内持续两秒的35ml烟气量。
表1
| S479 | S480 | S481 | S482 | S483 | S484 | |
| 白垩平均粒径烟草烟气量静态燃烧速度(mm/min) | 100％V100250μ-7.44.72 | 100％V100250μ-7.15.09 | 100％V60100-80μ-7.35.19 | 50％pptd50％V100--5.26.95 | 100％pptd2μ5.17.07 | --100％5.06.53 |
从表1可以看出，随着粒径降低，烟草制品的静态燃烧速度增加。对粒径进行优化，不同粒径的混合物将为烟草制造商提供明显的新方法。
实施例2
通过鼓式浇注一种配方制备另一种片材，该配方包括75.25％白垩、11.25％甘油、7.5％粘合剂、4％可可和2％甘草。白垩的平均粒径大约是170微米。这种片材表现出可以接受的发烟特性和物理特性，如烟灰。
实施例3
以与实施例1相同的尺寸生产三组卷烟，一组包含100％烟草(如实施例1的烟草)，第二组包含使用100％V100白垩的片材，第三组包含使用100％沉积白垩的片材。片材的配方与实施例2相同。在表2中给出的燃烧测试是在ISO标准化抽吸条件下得到的。
表2
| S295(100％烟草 | S384(100％V100白垩) | S382(100％沉积白垩) | ||
| 混合物中的燃烷热量(Kcal/cig) | 1.8(7.54kJ) | 1.7(7.12kJ) | 1.5(6.28kJ) | |
| 外围燃烧 | 烟气之间的发烟量 | 767.8 | 762.0 | 765.6 |
| 烟气 | 866.9 | 820.8 | 883.3 | |
| 内部热解 | 烟气之间的发烟量 | 731.2 | 690.4 | 653.4 |
| 烟气 | 754.6 | 709.5 | 731.0 | |
从表2清楚地看到，令人惊讶的是本发明的烟草制品，尽管具有包含60％本发明片材的烟草填料材料，与包含100％烟草的卷烟相比仍然保持相同或近似的燃烧性质。
Claims (33)
1.一种吸烟材料，包含不可燃烧的无机填料、粘合剂、气溶胶发生装置，所述不可燃烧的填料包含一部分平均粒径范围在500微米-20微米的材料。
2.根据权利要求1的吸烟材料，其中所述无机填料占最终片材重量的60-90％。
3.根据权利要求2的吸烟材料，其中所述无机填料占最终片材重量的65-85％。
4.根据权利要求3的吸烟材料，其中所述无机填料占最终片材重量的65％以上。
5.根据权利要求4的吸烟材料，其中所述无机填料占最终片材重量的70％以上。
6.根据权利要求5的吸烟材料，其中所述无机填料占最终片材重量的大约75％。
7.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中所述无机填料的平均粒径范围在500微米-30微米。
8.根据权利要求7的烟草制品，其中所述无机填料的平均粒径范围在400微米-50微米。
9.根据权利要求8的烟草制品，其中所述无机填料的平均粒径范围在200微米-150微米。
10.根据权利要求9的烟草制品，其中所述无机填料的平均粒径为大约170微米。
11.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中所述无机填料是一种或多种珍珠岩、氧化铝、硅藻土、白垩、蛭石、氧化镁、硫酸镁或其它无机填料。
12.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中所述无机填料的密度范围是0.1-3.97g/cm3。
13.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中所述粘合剂占最终片材重量的5-13％。
14.根据权利要求13的吸烟材料，其中所述粘合剂占最终片材重量的6％以上。
15.根据权利要求14的吸烟材料，其中所述粘合剂占最终片材重量的7％以上。
16.根据权利要求15的吸烟材料，其中所述粘合剂占最终片材重量的大约7.5％。
17.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中所述粘合剂是一种藻酸类粘合剂。
18.根据权利要求17的吸烟材料，其中如果所述粘合剂是藻酸盐和非藻酸盐粘合剂的混合物，那么粘合剂包含至少50％藻酸盐。
19.根据权利要求18的吸烟材料，其中所述粘合剂包含至少60％藻酸盐。
20.根据权利要求13-19任意一项的吸烟材料，其中所述粘合剂包含一种或多种藻酸铵、藻酸钠、藻酸钠钙、藻酸钙铵、藻酸钾、藻酸镁、藻酸三乙醇胺、和藻酸丙二醇。
21.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中气溶胶发生装置占最终片材重量的5-15％。
22.根据权利要求21的吸烟材料，其中气溶胶发生装置占最终片材重量的7-13％。
23.根据权利要求22的吸烟材料，其中气溶胶发生装置占最终片材重量的10-13％。
24.根据权利要求21-23任意一项的吸烟材料，其中形成气溶胶的装置是一种或多种多元醇，酯，高沸点烃，或非多元醇。
25.根据以上权利要求任意一项的吸烟材料，其中纤维占最终片材重量的1-10％。
26.一种烟草制品，包含一根卷在包装纸中的烟草填料材料，所述烟草填料材料结合有一部分吸烟材料，吸烟材料包含不可燃烧的无机填料、粘合剂和气溶胶发生装置，所述无机填料包含一部分平均粒径范围在500微米-20微米的材料，选择无机填料的粒径以提供所需的静态燃烧速度，和/或根据烟草填料材料混合物中烟草材料的量来选择吸烟材料的量以提供所需的静态燃烧速度。
27.根据权利要求26的烟草制品，其中所述烟草制品的静态燃烧速度为3mm/min到8mm/min。
28.根据权利要求27的烟草制品，其中静态燃烧速度为4mm/min到7.5mm/min。
29.根据权利要求28的烟草制品，其中静态燃烧速度为4mm/min到6mm/min。
30.根据权利要求26-30任意一项的烟草制品，其中所述烟草制品包含用气溶胶发生装置处理过的烟草材料，加入到烟草中的气溶胶发生装置的量为烟草重量的2-12％。
31.根据权利要求26-30任意一项的烟草制品，其中根据本发明的吸烟材料和烟草材料的混合比例是25∶75(吸烟材料∶烟草材料)-75∶25。
32.一种基本上如上所述参考实施例的吸烟材料。
33.一种基本上如上所述参考实施例的烟草制品。
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