CN1640330A - 烟草烟雾过滤器 - Google Patents

Abstract

烟草烟雾过滤器，包含含铜卟啉或C.I.活性蓝21染料的铁类似物。制造第一烟草烟雾过滤器片段的方法，包括以下步骤：首先，提供一种或一种以上基质；生产纤维素纤维和基质的混合物；在一个或一个以上足以使基质与纤维素纤维共价连结的温度下将混合物加热足够的时间，并用共价键合了基质的纤维素纤维形成第一烟草烟雾过滤器片段。该基质可为含铜卟啉或C.I.活性蓝21染料的铁类似物。

Description

烟草烟雾过滤器

本申请是申请日为2001年9月4日、申请号为01818612.2的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2000年9月12日提交的名称为“香烟过滤器”的美国专利申请60/232,048的优先权，其全文在此引入作为参考。

背景

众所周知，烟草烟雾含有引起突变的和致癌的化合物，其使吸烟者引发大量的病变和死亡。这类物质的例子包括多环芳香烃(PAH)和亚硝胺。

多环芳香烃看来是通过插入DNA分子内部产生毒性的。亚硝胺是亲电的烷基化试剂，其为有效的致癌物质。亚硝胺既不存在于新鲜的或绿色烟草中，也不在燃烧过程中产生，反而，它们会在烟草加工与储存过程中由包括游离硝酸盐的反应产生，或通过后吸入，存在于烟草烟雾中的仲胺代谢活化产生。

减少吸烟者接触的有毒的和引起突变的化合物量的尝试包括置于燃烧的烟草和吸烟者之间的烟草烟雾过滤器。传统的过滤器由纤维素乙酸酯制得，加入或不加入活性炭。但是，这些传统过滤器仅仅部分有效地减少吸烟者接触的有毒的和引起突变的化合物的量。而且，传统过滤器不利地除去了香料化合物，从而降低了吸烟者对其的接受。

因而，需要一种改善的用于可点燃抽吸的装置的过滤器，其可基本上从烟草烟雾中除去有毒的和引起突变的化合物。另外，需要一种改善的过滤器，其允许香料化合物通过，同时基本上从烟草烟雾中除去有毒的和引起突变的化合物。这种改善的过滤器将优选是简单的，生产成本低的以及使用方便的。

概述

本发明涉及满足这些要求的烟草烟雾过滤器。在一个实施方案中，提供一种制造第一烟草烟雾过滤器片段(segment)的方法。该方法包括以下步骤：首先，提供一种或一种以上的含铜卟啉。然后，制备纤维素纤维和含铜卟啉的混合物。下一步，在一个或一个以上足以使含铜卟啉与纤维素纤维共价连结的温度下将混合物加热足够的时间。然后，将共价键合了含铜卟啉的纤维素纤维形成第一烟草烟雾过滤器片段。

在一个实施方案中，所提供的含铜卟啉为铜酞菁。在一个优选实施方案中，所提供的含铜卟啉为C.I.活性蓝21染料。在另一个实施方案中，制备的纤维素纤维和含铜卟啉的混合物包括重量比例为约1.2∶10的含铜卟啉与纤维素纤维。在一个优选实施方案中，纤维素纤维和含铜卟啉的混合物还含有硫酸钠和氯水。

在一个实施方案中，所述方法还包括在加热混合物后，淋洗纤维素纤维和共价键合的含铜卟啉的混合物。在另一个实施方案中，本发明方法进一步包括向共价键合了含铜卟啉的纤维素纤维中添加一种或一种以上的另外的物质。在一个实施方案中，所述一种或一种以上的另外的物质选自活性炭，几丁质(chitin)，木素。在另一个实施方案中，所述一种或一种以上的另外的物质选自抗氧化剂，干水(dry water)，湿润剂，微胶囊，自由基清除剂，表面活性剂和前述的结合。

根据一个实施方案，提供一种制造可点燃抽吸的装置的方法。该方法包括以下步骤：首先，提供一个根据本发明制造的第一烟草烟雾过滤器片段，然后将第一烟草烟雾过滤器片段连结于一个分开的(divided)香烟体上。该方法可进一步包括将基本不含含铜卟啉的第二烟草烟雾过滤器片段连结于分开的香烟体上的步骤。在一个优选的实施方案中，连结于分开的香烟体上的第二烟草烟雾过滤器片段含有用甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯纤维。

根据本发明的一个实施方案，提供一种含有根据本发明制造的第一烟草烟雾过滤器片段的烟草烟雾过滤器。该烟草烟雾过滤器还可含有基本不含含铜卟啉的第二烟草烟雾过滤器片段。根据另一个实施方案，提供一种可点燃抽吸的装置，其包括连结于分开的香烟体上的本发明的烟草烟雾过滤器。

根据本发明的一个实施方案，提供一种过滤烟草烟雾的方法。该方法包括以下步骤：提供本发明的可点燃抽吸的装置，点燃分开的香烟体以使烟雾通过分开的香烟体并进入过滤器，并使烟雾通过过滤器以由此过滤烟雾。

本发明还包括一种C.I.活性蓝21染料的铁类似物及方法，本发明的烟草烟雾过滤器和可点燃抽吸的装置，其中C.I.活性蓝21染料的铁类似物代替含铜卟啉。另外，还提供。

发明详述

根据本发明的一个实施方案，提供一种烟草烟雾过滤器。该过滤器可与香烟或雪茄或其他含有分开的香烟的可点燃抽吸的装置结合提供。优选，该过滤器固定于可点燃抽吸的装置的一端，其位置使香烟产生的烟雾在进入吸烟者之前流过过滤器。过滤器还可以其自身的形式提供，其形式适于与香烟，雪茄，烟斗，或其他可点燃抽吸的装置连接。

本发明的过滤器有利地从烟草烟雾中除去了大部分引起诱变的物质和致癌物质。该过滤器还保留了令人满意的或改善的香烟香味，烟碱含量，和抽吸特性。过滤器设计为可被使用者接受，象市售用来添加到预制的香烟一端的过滤器一样既不笨重也不讨厌。另外，本发明的过滤器可由不贵的，安全且有效的组份制备，并对标准的香烟生产机械做微小的改动即可生产。

根据本发明的一个实施方案，过滤器包含一个多孔基质。该多孔基质可为任何适合用于可点燃抽吸的装置的过滤器并且还适合与本发明实施方案的其他物质相结合的无毒物质。这样的多孔基质包括纤维素纤维如纤维素乙酸酯，棉花，木浆，和纸；以及聚酯，聚烯烃，离子交换物质和其他物质，其可被本领域技术人员根据本公开的内容理解。

含湿润剂的过滤器

根据本发明的一个实施方案，过滤器包含至少一种湿润剂，含或不含公开于本发明中的其他物质。湿润剂可吸收烟草烟雾中的水汽并将其释放至多孔基质中以对流过过滤器的烟草烟雾进行湿过滤。在其他优点中，本发明的湿过滤系统帮助从烟草烟雾中除去微粒物质并可与含烟草产品制成一个整体。

该湿润剂可为任何适合的湿润剂。例如，湿润剂可选自甘油，山梨醇，丙二醇，乳酸钠，氯化钙，磷酸钾，焦磷酸钠或多磷酸钠，柠檬酸钙，葡糖酸钙，柠檬酸钾，葡糖酸钾，酒石酸钠，酒石酸钠钾，和谷氨酸钠。

在一个优选的实施方案中，引入过滤器的湿润剂是焦谷氨酸钠(也称为2-吡咯烷酮-5-羧酸钠或NaPCA)。有利地，焦谷氨酸钠无毒，可有效地去除烟草烟雾所加载的颗粒并可在烟草烟雾温度范围内起到湿润剂的作用。另外，它无危险，稳定，生产简单且便于使用。焦谷氨酸钠具有如下结构：

本发明过滤器简单且生产成本低。在一个生产方法中，制备含有湿润剂，如焦谷氨酸钠的溶液。然后，用该溶液润湿多孔基质，然后干燥湿润的多孔基质，使得湿润剂残留物留在多孔基质上或其中。在一个优选的实施方案中，湿润剂的存在量为过滤器干重的约5％至约60％。

本发明含有焦谷氨酸钠的烟草烟雾过滤器的效力测试如下。

测试三种过滤器在从烟草烟雾中除去焦油的相对效力。

1)传统的纤维素乙酸酯过滤器(“Cell-Ac”)；

2)本发明的含有纤维素乙酸酯及焦谷氨酸钠(“SoPyro”)的湿法过滤烟草烟雾过滤器；和

3)市售湿法过滤烟草烟雾过滤器(Aquafilter，AquafilterCorp.)。

含有焦谷氨酸钠的纤维素乙酸酯过滤器是按如下所述制备的：首先从市售香烟中除去纤维素过滤器。纤维重量约为0.21g，然后，向各过滤器中施加约0.5mL的10wt％的焦谷氨酸钠溶液，并将过滤器在60℃干燥过夜。

将传统纤维素乙酸酯过滤器和含有焦谷氨酸钠的纤维素乙酸酯过滤器称重并插入40mm片段的聚碳酸酯管中，其内径与标准香烟的外径相同。将含有0.85g烟草的无过滤器香烟插入聚碳酸酯管的一端至约到达过滤器的一端。聚碳酸酯管的另一端连接至一个连在抽吸泵的管上。对各种过滤器进行重复测试。本测试中使用的各Aquafilter也连接到装有0.85g烟草的无过滤器的香烟上，然后连接到连有抽吸泵的管上。

点燃过滤的香烟并间歇地进行抽吸，模仿吸入烟草烟雾，直到香烟燃烧到距离未燃烧端为12.5mm之内。然后从聚碳酸酯管上除去过滤器或从Aquafilter上除去过滤器，称重，然后置于10mL甲醇中以从保留在过滤器上的烟雾中提取焦油和其他物质。乙醇化过滤器提取物的光吸收(于350nm波长下)用作保留在过滤器上的烟雾组份的量的指标。同时也记录烟雾通过造成的过滤器增重。测试结果示于表1。

                        表1

试验	过滤器	在350nm处的吸收	重量
				1	Cell-Ac	0.470A.U.	35mg
2	Cell-Ac	0.381A.U.	30mg
				3	SoPyro	0.731A.U.	71mg
4	SoPyro	0.625A.U.	60mg
				5	Aquafilter	0.540A.U.	*
6	Aquafilter	0.560A.U.	*

^*烟雾组份在Aquafilter上的吸收而产生的增重无法测量，这是因为在烟雾通过过程中Aquafilter实际上发生了失重，估计是因为水蒸发的缘故。

基于吸收数据，根据本发明一个实施方案的过滤器(测试3和4)明显比传统无湿润剂的纤维素乙酸酯过滤器(测试1和2)更为有效，较Aquafilter(测试5和6)也更为有效。

含干水过滤器

根据本发明另一个实施方案，提供含有“干水”的湿法过滤烟草烟雾的过滤器，其含有或不含本公开中公开的其他物质。干水是甲基化二氧化硅和水的结合。在一个实施方案中，甲基化二氧化硅的存在量为约5-40wt％，水的存在量为约60-95wt％。在一个优选的实施方案中，甲基化二氧化硅的存在量为10wt％，水的存在量为约90wt％。有利地，干水在用于本发明过滤器中时具有好的稳定性。另外，其不贵，无毒且对环境无害。

在一个优选实施方案中，干水存在量为过滤器的约1-20wt％。在一个特别优选的实施方案中，干水存在量为过滤器的约5-10wt％。

本发明所使用的干水可用下法制得，例如，将过量水与甲基化二氧化硅一同在一封闭的容器中摇震至得到平衡的乳液，倾倒出过量水，而一干燥剂，如非衍生二氧化硅以相当于乳液中甲基化二氧化硅10％的量加入。进一步摇震乳液以将干燥剂分散。

在烟草烟雾过滤器中使用干水带来的一个问题是当以连续层存在于烟草和吸烟者之间时，干水倾向于阻塞过滤器中的孔，从而增加气流阻力并降低吸烟的快感。为克服这一困难，本发明提供一实施方案，其中干水与松散的纤维质物质混合。这一添加的纤维质物质提供支架以降低吸烟者施加抽吸时二氧化硅颗粒的堆积。这样的物质的例子包括纤维素或纤维素乙酸酯，其纤维长度短到足以使干水象可流动的粉末一样。在一个优选的实施方案中，纤维长度短于约1mm。在一个优选的实施方案中，本发明烟草烟雾过滤器除干水外也包括卟啉，如本公开中所公开的。例如，本发明的一个烟草烟雾过滤器包含一个介于3mm到6mm之间装填了干水，叶绿素和纤维素的片段，其处于过滤器之中或在过滤器末端介于传统过滤物质与烟草之间。在这种过滤器中，烟草烟雾流过干水和卟啉，将致癌烟雾组份保留在干水和卟啉层中。

本发明该方面的烟草烟雾过滤器可通过在生产过滤器时加入干水和卟啉的混合物制备或通过将该混合物注入至过滤器中或烟草与传统过滤器之间的界面处制备。干水和卟啉混合物可被注入过滤器的轴端或通过可点燃抽吸装置的侧面，如通过一个连接到注入装置的套管。优选，注入装置计量每一次注入的给料量。

另外，干水和卟啉的混合物可包含在一个过滤器延伸物中用以连接至一个传统可点燃抽吸装置，如标准香烟上，或由吸烟者连接至香烟过滤器上。过滤器延伸物包含一层干水和卟啉和，优选，作为母体的纤维材料。过滤器延伸物还包括一个套管，其于轴向伸出以套在可点燃抽吸装置的最近端。该套管由一个多孔固定元件束缚住以使干水和卟啉保留在过滤器延伸物中。优选，套管还包括一定长度的传统过滤器物质以使得，根据与可点燃抽吸装置的连接，过滤器延伸物和可点燃抽吸装置看上去基本上是一个传统的可点燃抽吸装置。

含有含铜卟啉的过滤器

根据本发明的另一个实施方案，提供香烟过滤器，其含有至少一种卟啉，如叶绿素，含有或不含本公开中公开的其他物质。优选，卟啉为含铜卟啉，如叶绿酸和酞菁三磺酸铜(铜酞菁，酞菁化铜)。

卟啉是平面化合物，其可使几类引起突变的物质和致癌物质失活。卟啉使平面型引起突变的物质和致癌物质失活，主要是通过使致癌物质与平面卟啉结构通过疏水作用键合。因此，理想情况下卟啉需要保持在水相环境中以使其对这些烟草烟雾致癌物质的吸收最优化。卟啉进一步通过π-π键键合多环芳烃(PAH)而使致癌物质失活。含铜卟啉也通过与铜离子的反应使许多类非平面引起突变的物质和致癌物质失活，包括一些亚硝胺。在已知其可使各类致癌物质失活的同时，还不知道怎样在烟草烟雾过滤器中有效地使用卟啉。

叶绿酸是天然存在的含铜卟啉而且是叶绿素的稳定形式，其中叶绿素中存在的镁被铜取代。叶绿酸具有如下结构：

                        叶绿酸

但是，叶绿酸难以化学连接至烟草烟雾过滤器组份中。因此，在一个优选的实施方案中，引入烟草烟雾过滤器中的含铜卟啉是铜酞菁。铜酞菁是无毒的合成的叶绿酸类似物，其与叶绿酸相比可更容易地连接至烟草烟雾过滤器的组份中。铜酞菁具有如下分子式：

                       Cu-酞菁

在一个实施方案中，含铜卟啉，如铜酞菁，通过直接将含铜卟啉加入烟草烟雾过滤器而引入到烟草烟雾过滤器中。在一个优选的实施方案中，铜酞菁可以如下方式引入烟草烟雾过滤器中：作为与棉的共价键配体，如作为纺织品染料“蓝色棉”(blue cotton)，或作为与人造纤维的共价键配体，如作为“蓝色人造纤维”(blue rayon)，或作为与其他适合物质的共价键配体，如本领域技术人员根据本公开的内容所理解的那样。在另一个实施方案中，铜酞菁可与本发明其他烟草烟雾过滤器实施方案相结合地引入烟草烟雾过滤器中。

含铜卟啉优选以被称作C.I.活性蓝21染料的活化试剂的形式附着于纤维素纤维上，其为酞菁三磺酸盐铜的乙烯基砜衍生物，如Hayatsu在Journal of Chromatography，597：37-56(1992)中所述，其全文在此引入作为参考，在温和条件下，它可维生素纤维或其他物质上的自由羟基稳定地连接以形成“blue cellulose”(不同于叶绿酸)。

纤维素是生产烟草烟雾过滤器的基础材料。用于生产烟草烟雾过滤器的纤维素的标准形式是纤维素乙酸酯纤维，它是通过使用乙酸酐处理纤维素而制备的。这一反应将天然纤维素中的自由羟基取代为更为疏水的乙酸酯基。然后用甘油三乙酸酯，一种可将一些纤维素乙酸酯纤维结合在一起的溶剂，处理醋酸纤维素，因为纤维素乙酸酯不象纤维素，其可部分溶解于甘油三乙酸酯中。但是，不利的是将羟基替换为乙酸酯基并用甘油三乙酸酯处理会使潜在的含铜卟啉分子的连接位的数量大大减少，从而使甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯与未处理的纤维素相比更不利于作为烟草烟雾过滤器的基础材料。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供一种烟草烟雾过滤器，其含有一个或一个以上的片段，即，至少一个第一片段。该第一片段含有含铜卟啉和未用乙酸酐或甘油三乙酸酯处理的纤维素。优选，该烟草烟雾过滤器还含有一个第二片段，其包含用甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯但基本不含含铜卟啉。

在一个优选的实施方案中，第一片段中含铜卟啉的存在量为共价键合的过滤器干重的约0.1％至约5％。在一个特别优选的实施方案中，第一片段中含铜卟啉的存在量为过滤器干重的约1％至约3％。

在本发明的一个实施方案中，提供一种可点燃抽吸装置，其含有分开的香烟体，它连接到含有第一片段的烟草烟雾过滤器上。优选，可点燃抽吸装置含有邻近分开的香烟体的第一片段和邻近可点燃抽吸装置最近端的第二片段。这一构造有利地使可点燃抽吸装置的用户能够直接通过香烟过滤器的第二片段吸到烟雾，从而在使用可点燃抽吸装置时得到传统的感觉。

在本发明的另一个实施方案，提供制备本公开中公开的烟草烟雾过滤器的方法。该方法制备的烟草烟雾过滤器含有含铜卟啉，如铜酞菁，其倾向于在生产过程中及烟草燃烧过程中水汽积聚在过滤器中时保持在过滤器中的均匀分散，并在使用过程中倾向于不浸出过滤器。

该方法包括由共价键合了一种或一种以上含铜卟啉的纤维素或其他材料来制备过滤器材料。然后将该过滤器材料制成包含至少一个共价键合了含铜卟啉的材料片段的烟草烟雾过滤器。烟草烟雾过滤器还可含有一个或一个以上基本不含含铜卟啉的材料片段。使用含有共价键合了含铜卟啉的过滤器材料可以高速，大量地生产可点燃抽吸装置，如香烟，其中用现有设备引入了本发明过滤器。

该方法包括以下步骤，首先，提供一种或一种以上含铜卟啉，如铜酞菁。在一个优选的实施方案中，含铜卟啉是酞菁三磺酸铜的乙烯基砜衍生物，如C.I.活性蓝21染料(ORCOREACTIVETurquoise RP，可得自Organic Dyestuffs Corporation，EastProvidence，RI US)。

以下步骤中给出的材料的量是相对量且仅针对实施例。对于工业生产来说，该量将按比例放大，如本领域技术人员根据本公开的内容所容易理解的那样。提供含铜卟啉后，制备含有含铜卟啉对纤维素纤维的重量比为约1.2∶10的混合物，如约1.2g含铜卟啉与约10g适用于造纸纸浆级的纤维素纤维。该混合物还含有在约200mL氯水中的约10g硫酸钠。然后，该混合物加热至约30℃保持约35分钟，其后，温度升高至约70℃保持约60分钟以完成含铜卟啉与纤维素纤维的共价键合。然后在筛网上收集混合物并在流动的自来水下彻底淋洗，得到共价键合了含铜卟啉的纤维素纤维。然后使用市售设备将共价键合了含铜卟啉的纤维素纤维制成烟草烟雾过滤器的片段。之后该过滤器连接至分开的香烟体上以制得本发明的可点燃抽吸的装置。另外，本发明包含上述所公开的浸渍了含铜卟啉的纸，其用于制备烟草烟雾过滤器或其他用途。

本发明制备烟草烟雾过滤器的方法还可包括除含铜卟啉外，向本发明烟草烟雾过滤器中加入一种或一种以上另外的物质。在一个优选的实施方案中，一种或一种以上另外的物质是几丁质，衍生自节肢动物壳的多糖，因为几丁质颗粒含有高密度的自由羟基，其可与金属-卟啉化合物，如C.I.活性蓝21染料共价连接。以干重计，几丁质可共价键合于四倍量的C.I.活性蓝21染料上，这与等量的纤维素一样多。在一个优选的实施方案中，几丁质颗粒(得自SigmaChemical Company，St.Louis，MO US)以与上文公开相同的方法与含铜卟啉共价键合，不同之处在于纤维素被几丁质取代。以下步骤中给出的材料的量是相对量且仅针对实施例。对于工业生产该量将按比例放大，如本领域技术人员根据本公开的内容所容易理解的那样。其可通过如下操作完成，例如，在133mL蒸馏水中溶解0.8g的C.I.活性蓝21染料和6.8g硫酸钠。然后，加入2.0g几丁质且混合物在30℃缓和搅拌30分钟。之后，加入2.7g碳酸钠，将混合物在30℃保持15分钟，随后在20分钟的时间里从30℃加热到70℃。之后混合物在搅拌下于70℃保持60分钟，以便能够完成连接反应。在烧结玻璃过滤器中收集所得铜酞菁衍生的几丁质并用蒸馏水彻底淋洗以除去未反应的染料和盐。

共价键合至几丁质上的含铜卟啉可通过与纤维素纸浆混合引入纸上，混合比例为共价键合至几丁质的含铜卟啉对纤维素的干重比为1∶20至约1∶1。纤维素还可含有本发明的共价键合的含铜卟啉。引入过程包括将几丁质与纤维素纸浆在造纸的初始步骤混合，即当纤维素在水中浸软时(在纸浆置于筛网上，压榨并干燥之前)。然后几丁质浸渍的纤维素可用于生产本发明的烟草烟雾过滤器。

在一个优选的实施方案中，一种或一种以上另外的物质是活性炭或木素(木头的一种组份，其为从木头制备纤维素纸浆时的副产物)。这些物质之一或两者同时可被加入共价键合至本发明含铜卟啉的纤维素中，特别是对于引入了活性炭或木素的纸的制造来说。如果存在的话，活性炭或木素以与上述公开的与加入几丁质相同的方式及比例加入到纤维素中。

另外，在一个优选的实施方案中，如上述公开制得的过滤器被连接到由用甘油三乙酸酯处理的标准纤维素乙酸酯纤维制备的烟草烟雾过滤器上以制备含有至少两个片段的过滤器。优选，含有用甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯纤维的片段邻近，即远离可点燃抽吸装置点燃的一端，含有含铜卟啉浸渍的纤维素的片段，和含有含铜卟啉浸渍的纤维素的片段位于分开的香烟体与含有甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯纤维的片段之间。

根据本发明制备的两片段过滤器的效果如下进行测试。烟草烟雾过滤器被制为含有两个片段。各邻近片段含有用甘油三乙酸酯处理的纤维素乙酸酯纤维。一个过滤器的末端片段含有如上文公开的铜酞菁浸渍的纤维素纤维，而另一个过滤器的末端片段含有未用甘油三乙酸酯处理且未用含铜卟啉浸渍的纤维素纤维。然后两片段过滤器被置于一塑料管中，留下管的约0.5cm不带过滤器，且约3cm长的Marlboro香烟的烟草棒被装入这0.5cm的管空片段中并紧邻过滤器以制造出可点燃抽吸装置。点燃烟草且可点燃抽吸装置用一个抽吸泵进行十次20mL的抽吸，直到烟草被燃尽至与塑料管尾端相齐。从管上除去过滤器并置于甲醇中(其中以50∶1的稀释比包含氨)，以从过滤器上提取保留的多环芳烃。10mL抽提物被蒸发至1mL并在氧化铝上用5mL正己烷进行薄层层析。用分光荧光度计评估多环芳烃总量。结果表明本发明含铜酞菁的两片段过滤器保留了80ng多环芳烃，而无铜酞菁的两片段过滤器保留了6ng多环芳烃。这一13倍的增量对于烟草棒燃烧过程中估计可能产生的100ng至200ng之间的多环芳烃来说是特别显著的。因此，本发明两片段过滤器从烟草烟雾中除去了多环芳烃总量的约40％至80％。

在另一个实施方案中，本发明烟草烟雾过滤器含有含铜卟啉的铁类似物而非含铜卟啉。在一个优选实施方案中，类似物为C.I.活性蓝21染料的铁类似物，它是通过酸化C.I.活性蓝21染料，加入硫酸铁后再加入适当的碱而制备的，如本领域技术人员根据本公开的内容所理解的。另外，铁盐，如无水氯化铁，可取代铜盐用于C.I.活性蓝21染料合成的引发阶片段以制备铁类似物。C.I.活性蓝21染料的铁类似物也可用于制备C.I.活性蓝21染料的铁类似物浸渍的纸，对应于上文公开的含铜卟啉浸渍的纸，其用于制备烟草烟雾过滤器或用于其他用途。

含有微胶囊的过滤器

根据本发明的另一个实施方案，提供一种含有多孔基质的烟草烟雾过滤器，其具有分散于多孔基质当中的微胶囊，含有或不含本公开中公开的其他物质。微胶囊优选含有一个内核和一个外壳。

微胶囊的核含有至少一种植物油。适合的植物油包括蓖麻油，棉籽油，玉米油，葵花籽油，芝麻油，大豆油，和菜油中的至少一种油。在一个优选的实施方案中，植物油为红花油。其他油也是适合的，如本领域技术人员根据本公开的内容所理解的那样。在一个优选的实施方案中，植物油存在量为微胶囊干重的约20-80％，更优选为微胶囊干重的约30-70％。

在一个优选的实施方案中，微胶囊核还含有卟啉，如叶绿酸，或另一种卟啉如铜酞菁。当其存在时，叶绿酸的优选存在量为微胶囊干重的约1-10％，且更优选为微胶囊干重的约2-5％。

在一个优选的实施方案中，微胶囊壳含有湿润剂。在一个优选的实施方案中，湿润剂为焦谷氨酸钠，但是也可使用其他湿润剂，如本领域技术人员根据本公开的内容所理解的那样。在一个优选实施方案中，湿润剂，如焦谷氨酸钠的存在量为微胶囊干重的约10-90％，且更优选为微胶囊干重的约20-70％。

在另一个优选实施方案中，微胶囊壳还含有甲基纤维素。在一个优选实施方案中，甲基纤维素的存在量为微胶囊干重的约5-30％，且更优选为微胶囊干重的约10-25％。

在另一个优选实施方案中，微胶胶囊壳含有聚合试剂如聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，或可同时含有聚乙醇与聚乙烯吡咯烷酮，用以补充甲基纤维素或取代甲基纤维素。在一个优选实施方案中，聚合试剂的存在量为微胶囊干重的约2-30％，且更优选为微胶囊干重的约5-20％。

用于形成本发明微胶囊的化合物可得自本领域技术人员公知的各种来源，其为，如Sigma Chemical Co.，St Louis，MO US。

适用于本发明的微胶囊可根据本领域技术人员公知的各种方法制备。例如，本发明的微胶囊可通过结合200g植物油与500克含有25g低粘度甲基纤维素，5g叶绿酸，50g焦谷氨酸钠和150g玉米淀粉在水中形成的水相悬浮液制得。该混合物被乳化并喷雾干燥以形成微胶囊。

本发明微胶囊可在香烟生产设备上通过喷雾干燥方法成型，即在纤维素乙酸酯过滤器束被成型为柱状过滤器前喷雾至束的薄片上。或者，可预制适合的微胶囊并通过使用振动盘或其他本领域技术人员通过参考本公开的内容而理解的技术将其滴加到纤维素乙酸酯过滤器束上加至束的薄片上。另外，可通过将微胶囊在束被卷起并成型为过滤器物质的棒前喷撒到过滤器束上而将其引入预制的过滤器中。

如本领域技术人员所理解的，本发明含有微胶囊的过滤器的生产将仅需要对传统过滤器-香烟生产设备作极少的改动。另外，本发明含有微胶囊的过滤器的生产较传统过滤器仅略微昂贵一点。

在使用时，微胶囊的湿润剂部分从通过过滤器的烟草烟雾中捕集水汽。焦谷氨酸钠是特别优选的，因为它可以以干燥形式引入过滤器中。

当其存在时，微胶囊的油部分捕集特定的有害挥发性化合物，如吡啶，而不阻止香料和产生芳香气味的化合物通过。当其存在时，叶绿酸为烟草烟雾致癌组份的有效失活剂。

微胶囊的甲基纤维素部分赋予微胶囊结构稳定性但受热及暴露在水汽中时会分散。不象最常用的赋予粘度的物质，甲基纤维素从热溶液中沉淀。另外，其溶解温度较最常用的赋予粘度的物质更低。

当含有本明的包括焦谷氨酸钠与甲基纤维素的壳和植物油与叶绿酸的核的微胶囊的烟草烟雾过滤器过滤烟草烟雾时，微胶囊从烟草烟雾中捕集热和水汽。甲基纤维素沉淀在纤维物质中，从而增加了对烟草烟雾进行湿过滤的有效表面积。这使得水汽可以被焦谷氨酸钠保留下来以快速分散在过滤物质中。叶绿酸基本均匀地分散在水和油环境中，使得比叶绿酸仅存在于一相中时，其对烟草烟雾中颗粒与蒸汽相有毒和引起突变的化合物的失活作用增强。

含有表面活性剂的过滤器

在另一个优选实施方案中，本发明过滤器还含有至少一种表面活性剂以提高烟草烟雾过滤器的效力，其加入或不加入本公开所公开的其他物质。在一个特别优选的实施方案中，表面活性剂的存在量为过滤器干重的约0.1-10％，且更优选约0.1-2％。

表面活性剂优选为无毒的并可包括一种或多种下列各类化合物：(1)山梨醇脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物(即，聚氧乙烯山梨醇酯)，(2)多羟基醇的脂肪酸单酯，或(3)多羟基醇的脂肪酸二酯，尽管根据本公开所公开的内容，本领域技术人员理解其他适合的表面活性剂也可以。适合的表面活性剂的例子包括乙氧基化物，羧酸酯，甘油酯，聚氧乙烯酯，脱水山梨醇酯，乙氧基化脱水山梨醇酯，乙氧基化天然脂肪、油和蜡，脂肪酸乙二醇酯，聚氧乙烯脂肪酸酰胺，聚氧化烯嵌段共聚物，和聚(含氧化丙烯的氧化乙烯)。也可使用其他适合的表面活性剂，如本领域技术人员根据本公开所公开的内容所理解的那样。

含有其他物质的过滤器

过滤器还可含有一种或多种其他物质，其可将烟草烟雾中有毒的和引起突变的组份滤去或使之失活。这样的物质的例子包括抗氧化剂和自由基清除剂如谷胱甘酞，半胱氨酸，N-乙酰半胱氨酸，巯乙磺酸钠(mesna)，抗坏血酸盐，和N，N’-二苯基对苯二胺；醛失活剂如烯二醇化合物，胺，和氨基硫醇；亚硝胺捕获剂和致癌物质失活剂如离子交换树脂，叶绿素；和烟碱捕获剂，如丹宁酸和其他有机酸。在另一个优选实施方案中，过滤器包括胶态二氧化硅，一种可从烟草烟雾中清除仲胺的化合物，从而防止仲胺在人体中转化为亚硝胺。也可使用其他适合的物质，如本领域技术人员根据本公开所公开的内容所理解的那样。在一个优选实施方案中，其他物质存在量为过滤器干重的约0.1-10％，更优选约0.1-2％。

含有本公开所公开物质的某些组合的过滤器

根据本发明的另一个实施方案，提供含有本公开所公开物质的组合的过滤器。在一个优选的实施方案中，过滤器含有湿润剂，如焦谷氨酸钠，与干水的组合。这一组合的功能协同地改善了对烟草烟雾的湿过滤。在一个实施方案中，过滤器含有焦谷氨酸钠，其量介于干水水溶液部分的约1-20wt％。在一个优选实施方案中，过滤器含有焦谷氨酸钠，其量介于干水水溶液部分的约5-10wt％。

在另一个优选实施方案中，过滤器含有含铜卟啉，如铜酞菁，与湿润剂如焦谷氨酸钠，干水或两者的组合。这些组合是特别优选的，因为含铜卟啉在水相环境中可以更好地清除致癌物质。在一个实施方案中，含铜卟啉量为干水重量的约0.5-5wt％。

在另一个实施方案中，过滤器含有叶绿酸，与湿润剂，干水或两者的组合。在一个实施方案中，叶绿酸的量为干水的约0.5-5wt％，湿润剂的量为干水重量的约1-20wt％。

这种组合的一个具体例子是蓝色人造纤维(铜酞菁浸渍的人造纤维)与干水的组合。当其在标准纤维素乙酸酯烟草烟雾过滤器的3mm烟草末端中以介于约10mg至100mg之间的量存在时，该结合不会削弱抽吸，然而经Ames测试表明，其将烟草烟雾的引起突变的物质减少了75-80％。另外，这些组合便宜，安全其对环境无害。

根据本公开的描述，通过，例如，将干卟啉以高至甲基化二氧化硅重量的量加入干水中可制备干水和卟啉的组合。卟啉的加入必须在干水被稳定乳化之后。在甲基化二氧化硅中的乳化之前卟啉在水中溶解会产生不稳定的卟啉/干水化合物。在一个优选实施方案中，卟啉加入量为每克甲基化二氧化硅约0.1至0.5克。类似的方法可以用来制备干水和卟啉衍生的纤维，如蓝色棉或蓝色人造纤维的组合。两种物质结合后，结合物被摇震或搅拌以均化。

具有环形屏障的过滤器

本发明过滤器优选提供外部的，环形的，防水汽屏障或护套以防止弄湿吸烟者的手。这样的屏障可由聚合物材料制备，如乙基乙烯基乙酸酯共聚物，聚丙烯或尼龙，如本领域技术人员可理解的。

过滤器中物质的位置

根据本发明，本公开中所公开的物质可以不同结构引入过滤器中。例如，物质可以基本均匀的方式分散在整个过滤器中。或者，物质可以仅分散于过滤器的一个片段中，如在邻近的三分之一处(最接近吸烟者的一端)，中间的三分之一处或末端的三分之一处(接近烟草的一端)。

在另一个实施方案中，至少一种物质分散在过滤器的一片段中且至少一种另外的物质分散在过滤器的另一片段中。这两片段可有交叠区域。例如，本发明过滤器可含有在过滤器末端的三分之一处分散的干水和在过滤器邻近的三分之一处分散的含铜卟啉。同样例如，本发明过滤器可含有在末端一半处分散的微胶囊和在过滤器邻近的三分之二处分散的焦谷氨酸钠，这样两种物质就分散在过滤器的交叠区域与非交叠区域中。

在另一个实施方案中，物质被引入到过滤器中，然后被连结于标准烟草烟雾过滤器的尾端。在一个优选实施方案中，物质被引入到类似于短型标准烟草烟雾过滤器的烟草烟雾过滤器中，然后该减短的过滤器被连结于标准烟草烟雾过滤器的末端。在该实施方案中，使用者将不会明显地感觉到附加的减短的过滤器，因为其结构上与标准过滤器相似，不象添加到可点燃抽吸装置邻近端的市售过滤器。

另外，本发明物质可被引入过滤器的一个介于构成过滤器其余部分的纤维物质和分开的香烟体之间的层中。

引入本发明过滤器的可点燃抽吸装置

根据本发明的另一个实施方案，提供一个可点燃抽吸装置，其包括连结到分开的香烟体上的如本公开所公开的烟草烟雾过滤器。例如，这种可点燃抽吸装置可以是引入了含有微胶囊(其含有分散于多孔基质中的焦谷氨酸钠)的过滤器的香烟。

过滤烟草的方法

根据本发明的另一个实施方案，提供一种在可点燃抽吸装置中过滤烟草的方法。该方法包括以下步骤：首先，提供可点燃抽吸装置，其包含连结到分开的香烟体上的本发明的烟草烟雾过滤器，然后，点燃分开的香烟体以使烟雾流过香烟体并进入过滤器，之后，使烟雾通过过滤器从而过滤烟雾。

制备可点燃抽吸装置的方法

根据本发明的另一个实施方案，提供一种制备可点燃抽吸装置的方法。该方法包括以下步骤：首先，提供本发明的烟草烟雾过滤器，然后，过滤器被连结到分开的香烟体上。

尽管参考某些优选实施方案已对本发明进行了详尽的讨论，但其他实施方案也是可能的。因此，所附权利要求的实质和范围不应限于本公开中优选实施方案的描述。

Claims (7)

1.一种C.I.活性蓝21染料的铁类似物。

2.浸渍了根据权利要求1的C.I.活性蓝21染料的铁类似物的纸张。

3.一种烟草烟雾过滤器，其包含根据权利要求1的C.I.活性蓝21染料的铁类似物。

4.根据权利要求3的烟草烟雾过滤器，其还包含一种或一种以上的选自活性炭，几丁质与木素的其他物质。

5.根据权利要求3的烟草烟雾过滤器，其还包含一种或一种以上的选自抗氧化剂，干水，湿润剂，微胶囊，自由基清除剂，表面活性剂及上述物质的结合的其他物质。

6.一种可点燃抽吸的装置，其包含连结到分开的香烟体上的权利要求3-5任一项的烟草烟雾过滤器。

7.过滤烟草烟雾的方法，其包括以下步骤：

(a)提供权利要求6的可点燃抽吸的装置；

(b)点燃分开的香烟体以使烟雾通过分开的香烟体并进入过滤器；和

(c)使烟雾通过过滤器从而过滤烟雾。