ES2336205T3 - Mejoras relacionadas con articulos de fumar y materiales de carga que se pueden fumar para los mismos. - Google Patents
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Abstract
Un artículo de fumar que comprende una barra envuelta de un material de carga que se puede fumar, consistiendo el material de carga que se puede fumar en una mezcla que incorpora material de fumar, en el que el material de fumar consiste en un material de carga inorgánico no aglomerado, y no combustible, un aglomerante algínico y un medio de generación de aerosol, los cuales tres componentes juntos comprenden más del 90% en peso del material de fumar, un colorante en 0-10% en peso del material de fumar, y opcionalmente carbono granular en 5-10% en peso del material de fumar, y en el que el artículo de fumar tiene una relación de eficacia de transferencia del aerosol superior a 4,0.
Description
Mejoras relacionadas con artículos de fumar y
materiales de carga que se pueden fumar para los mismos.
La invención se refiere a artículos de fumar que
incorporan materiales de carga que se pueden fumar, los cuales
pueden ser materiales sustitutivos del tabaco.
Ha sido un objeto durante muchos años el
proporcionar un material de carga que se pueda fumar que tenga una
cantidad reducida de material biológico en el mismo, con el fin de
reducir los problemas de salud que parecen estar relacionados con
la combustión de dicho material biológico, es decir el tabaco. A
este fin existe un extenso cuerpo de doctrina de la técnica
anterior en relación con los materiales sustitutivos del tabaco o
de un material para fumar alternativo. Un problema que presentan
dichos materiales alternativos es que, con cantidades disminuidas
de material combustible en el material de fumar, las características
de combustión de los materiales alternativos pueden ser difíciles
de controlar. Ciertos modificadores de la combustión bien
conocidos, por ejemplo, los aditivos de combustión, tales como las
sales de metal alcalino de ácidos orgánicos, acetato de sodio o de
potasio, por ejemplo, o los retardantes de la combustión, por
ejemplo cloruro de calcio o de magnesio, se requiere entonces que
sean añadidos al sustitutivo del tabaco o al material alternativo
con el fin de controlar la velocidad de combustión.
La Patente de EE.UU. Nº 4.109.664, la Solicitud
de Patente Internacional, Nº de Publicación WO/07336 y la Patente
Europea, Nº de Publicación 0419975 describen materiales de fumar que
usan materiales de carga inorgánicos (algunas veces aglomerados,
como en el Documento EP 0419975), aglomerantes y medios de
generación de aerosol que comprenden los medios que forman
aerosoles. En ninguno de estos documentos se hace mención alguna de
la eficacia de transferencia del agente de formación de aerosol de
dichos materiales comparada con la picadura de tabaco convencional,
cuando se utilizan como la carga que se puede fumar en un artículo
de fumar. En verdad, el aporte de una cantidad incrementada de
agente de formación de aerosol para diluir el humo de la corriente
principal no se contempla en estos documentos. Por ejemplo, la
cantidad de glicerol en los Ejemplos del Documento US 4.109.664 es
del 4% o inferior. Además, en ninguno de estos documentos se hace
alguna mención acerca del tamaño de partícula del material de carga
inorgánico, ni del efecto ventajoso sobre la velocidad de combustión
estática y/o de las características de las cenizas de un artículo
de fumar que comprende un material de fumar que incorpora dicho
material de carga inorgánico. Además, el material laminar del
Documento US 4.109.664 exhibe unas malas características de
capacidad de transformación, es decir su fragilidad, durante la
formación de la lámina.
Se describe en la presente invención un material
de fumar que, en un artículo de fumar que incorpora dicho material
de fumar, tiene una eficacia de transferencia del agente de
formación de aerosol que es superior a la del material de fumar que
comprende picadura de tabaco convencional tratada con cantidades
similares de agente de formación de aerosol. Ventajosamente la
eficacia de transferencia del agente de formación de aerosol es más
de un 40% más elevada que la de una mezcla de material de fumar que
comprende exclusivamente el material de fumar de la invención
comparada con una mezcla que comprende exclusivamente picadura de
tabaco convencional.
Además, el material de fumar incorpora un
material de carga inorgánico sin aglomerar y no combustible, el
tamaño medio de partícula del cual material puede tener un efecto
ventajoso sobre las características de combustión del material de
fumar.
El Documento EP 0419975 describe un cigarrillo
en el que el material de fumar en la barra comprende una carga
matriz de aglomerado que tiene componentes orgánicos e inorgánicos,
aglomerante y medios de formación de un aerosol. El Documento US
4506684 describe un artículo de fumar con un material de fumar que
comprende un material celulósico junto con un material de carga
inorgánico, aglomerante y medios de formación de aerosol para
proporcionar un material con unas características de aroma, sabor y
de combustión aceptables. El Documento WO 97/032490 describe un
material de fumar que comprende un material de carga inorgánico, un
aglomerante, medios para la formación de aerosol y un extracto de
una fuente combustible para proporcionar un material de carga que
se puede fumar.
Los inventores desean proporcionar un artículo
de fumar que contiene una proporción de material de fumar, el cual
artículo de fumar tiene producciones de componentes de humo en la
corriente principal reducidas en comparación con los artículos de
fumar convencionales de emisiones comparables.
Los inventores desean también proporcionar una
artículo de fumar que comprende una barra de material que se puede
fumar que comprende un material de fumar y un elemento de filtro del
humo del tabaco capaz de reducir de manera significativa
componentes seleccionados del humo de la corriente principal, tal
como para el humo, tales como por ejemplo los compuestos de
carbonilo o de cianuro de hidrógeno, proporcionando la combinación
una reducción mejorada de algunos de los componentes del humo de la
corriente principal.
Los inventores desean además proporcionar un
artículo de fumar que tiene disminuidas las nitrosoaminas
específicas del tabaco.
Los inventores desean también proporcionar un
material de fumar que tiene efectos positivos sobre uno o más de
las características de sabor, aroma del humo o de la ceniza de un
artículo de fumar que incorpora ese material.
\newpage
Los inventores además desean proporcionar un
método de controlar la emisión sobre una base por bocanada de humo
de un artículo de fumar que incorpora el material de fumar.
Los inventores desean todavía mucho más
proporcionar un método de controlar la velocidad de combustión
estática de un material de fumar que tiene una formulación
previamente determinada.
En un primer aspecto de la invención, se
proporciona un artículo de fumar que comprende una barra recubierta
de un material de carga que se puede fumar, consistiendo el material
de carga que se puede fumar en una mezcla que incorpora un material
de fumar, en la que el material de fumar consiste en un material de
carga inorgánico sin aglomerar, y no combustible, un aglomerante
algínico y medios de generación de aerosol, los cuales tres
componentes juntos comprenden más del 90% en peso del material de
fumar, un colorante de 0-10% en peso del material
de fumar, y opcionalmente carbono granular de 5-10%
en peso del material de fumar, y en el que el artículo de fumar
tiene una relación de eficacia de transferencia de aerosol superior
a 4,0.
En un segundo aspecto de la invención se
proporciona un método de controlar la velocidad de combustión
estática de un artículo de fumar de acuerdo con la invención en su
primer aspecto, comprendiendo dicho material de carga inorgánico
una proporción de material que tiene un tamaño medio de partícula en
el intervalo de 500 \mum-200 \mum,
seleccionándose el tamaño de partícula del material de carga
inorgánico para proporcionar la velocidad de combustión estática
deseada, y/o una cantidad de material de fumar que se selecciona en
conjunción con una cantidad de material de tabaco en la mezcla del
material de carga que se puede fumar para proporcionar la velocidad
de combustión estática deseada.
En el artículo de fumar de la invención, los
tres principales componentes del material de fumar, a saber la
carga inorgánica sin aglomerar y no combustible, el aglomerante
algínico y el medio de generación de aerosol, juntos
preferiblemente totalizan aproximadamente un 94% o más en peso del
material de fumar. Los tres componentes pueden ser incluso el 100%
del material de fumar.
El material de fumar es por lo tanto muy
sencillo en términos de sus constituyentes.
Como se usa en la presente invención, la
expresión "material de fumar" significa cualquier material que
se pueda usar en un artículo de fumar. Eso no significa
necesariamente que el material mismo sostenga necesariamente la
combustión. El material de fumar se produce usualmente como una
lámina, y a continuación se corta. A continuación el material de
fumar se mezcla con otros materiales para producir un material de
carga que se puede fumar.
Como se usa en la presente invención, la
eficacia de transferencia de aerosol se mide como el porcentaje de
aerosol en el humo dividido por el porcentaje de aerosol en el
material de carga que se puede fumar.
Preferiblemente la eficacia de transferencia del
aerosol es superior a 5, y más preferiblemente superior a 6.
El material de carga que se puede fumar consiste
en una mezcla que puede consistir en no más de 75% en peso del
material de fumar en el artículo de fumar de acuerdo con la
invención.
Preferiblemente el material de carga inorgánico
está presente en el intervalo de 60-90%, y es más
preferiblemente superior al 70%. Ventajosamente el material de
carga inorgánico está presente en aproximadamente un 74% en peso
del material laminar final, pero puede estar presente en niveles más
elevados, por ejemplo, del 80%, 85% ó 90% en peso del material
laminar final.
La carga no combustible comprende ventajosamente
una proporción de material que tiene un tamaño medio de partícula
en el intervalo de 500 \mum a 75 \mum.
Preferiblemente el tamaño medio de partícula de
la carga inorgánica está en el intervalo de 400
\mum-100 \mum, y es más de 125 \mum, y
preferiblemente más de 150 \mum. Ventajosamente el tamaño medio de
partícula es de o aproximadamente de 170 \mum, y puede estar en
el intervalo de 170 \mum-200 \mum. Este tamaño
de partícula contrasta con el que se usa convencionalmente para los
materiales de carga inorgánicos de grado alimentación en los
productos de tabaco alternativos, a saber un tamaño de partícula de
aproximadamente 2-3 \mum. El intervalo de tamaño
de partícula observado para cada carga inorgánica puede ser
individualmente desde 1 \mum-1 mm (1000 \mum).
El material de carga inorgánico se puede moler, triturar o
precipitar al tamaño de partícula deseado.
Ventajosamente, el material de carga inorgánico
es uno o más de perlita, tierra de diatomeas, carbonato de calcio
(creta), vermiculita, óxido de magnesio, sulfato de magnesio, óxido
de cinc, sulfato de calcio (yeso), óxido férrico, piedra pómez,
dióxido de titanio, aluminato de calcio u otros aluminatos
insolubles. El intervalo de densidad de los materiales está
adecuadamente en el intervalo de 0,1-5,7 g/cm^{3}.
Ventajosamente, el material de carga inorgánico tiene una densidad
que es inferior a 3 g/cm^{3}, y preferiblemente inferior a 2,5
g/cm^{3}, más preferiblemente inferior a 2,0 g/cm^{3} e incluso
más preferiblemente inferior a 1,5 g/cm^{3}. Es deseable una
carga inorgánica que tenga una densidad inferior a 1 g/cm^{3}. Una
carga inorgánica de densidad más baja reduce la densidad del
producto, mejorando así las características de sus cenizas.
\newpage
Si se usa una combinación de materiales de carga
inorgánicos, una o más de las cargas puede ser de un tamaño de
partícula pequeño y la otra puede ser de un tamaño de partícula más
grande, siendo las proporciones de cada carga las adecuadas para
conseguir el tamaño medio de partícula deseado. La velocidad de
combustión estática requerida en el artículo de fumar acabado se
puede conseguir mediante el uso de una mezcla apropiada de tabaco y
de material de fumar en el material de carga que se puede fumar.
El material de carga inorgánico no está en la
forma de aglomerado. El material de carga inorgánico debe requerir
poco tratamiento previo, distinto a quizás la graduación de su
tamaño, antes de su uso.
Preferiblemente el aglomerante está presente en
el intervalo de aproximadamente 5-13%, más
preferiblemente menos de 10% e incluso más preferiblemente menos de
8% en peso del material de carga final. Ventajosamente el
aglomerante es aproximadamente un 7,5% en peso o menos del material
laminar final.
Los aglomerantes algínicos adecuados incluyen
los alginatos solubles, tales como el alginato de amonio, alginato
de sodio, alginato de sodio y calcio, alginato de amonio y calcio,
alginato de potasio, alginato de magnesio, alginato de
trietanol-amina y alginato de propilen glicol.
Como referencia los alginatos celulósicos
incluyen la celulosa y los derivados de celulosa, tales como la
sodio carboximetilcelulosa, metil celulosa, hidroxipropil celulosa,
hidroxietil celulosa, o los éteres de celulosa. Las gomas incluyen
goma arábiga, goma de ghatti, goma tragacanto, karaya, goma
garrofin, acacia, guar, semilla de membrillo, o las gomas de
xantano. Los geles incluyen agar, agarosa, carragenanos, furoidan y
furcelaran. Los almidones se pueden usar también como aglomerantes
orgánicos. Otras gomas se describen en las enciclopedias, tales
como Industrial Gums, E. Whisstler (Academic Press).
Los alginatos tienen un carácter de sabor neutro
en su combustión.
Preferiblemente el medio de generación de
aerosol está presente en el intervalo de 5-20%, y
más preferiblemente es menos de 15%, e incluso más preferiblemente
superior a 7% e incluso más preferiblemente es superior a 10%.
Preferiblemente el medio de generación de aerosol es inferior al
13%. Lo más preferiblemente el medio de generación de aerosol está
entre 11% y 13%, y puede ser ventajosamente de aproximadamente
11,25% ó 12,5%, en peso del material laminar final. Adecuadamente
la mezcla incorpora material de tabaco y la cantidad de medio de
generación de aerosol se selecciona en combinación con la cantidad
de material de tabaco. Por ejemplo, en una mezcla que comprende una
proporción elevada de material laminar con una baja proporción de
material de tabaco, el material laminar puede requerir un nivel de
carga más bajo de medio de generación de aerosol en la misma.
Alternativamente en una mezcla que comprende una baja proporción de
material laminar con una elevada proporción de material de tabaco,
el material laminar puede requerir un nivel de carga más elevado de
medio de generación de aerosol en la misma.
Los medios de generación de aerosol adecuados
incluyen medios de formación de aerosol seleccionados de alcoholes
polihidroxilados, tales como glicerol, glicoles incluyendo el
propilen glicol y trietilen glicol, y sorbitol; ésteres tales como
el citrato de trietilo o la triacetina, hidrocarburos de punto de
ebullición elevado, o compuestos que no son polioles, tales como el
ácido láctico, por ejemplo. Se puede usar una combinación de medios
de generación de aerosol. Una función opcional adicional del medio
de generación de aerosol es la plastificación del material laminar.
Incidentalmente, el agua es también un plastificante.
El material laminar se puede airear
adecuadamente. La suspensión de colada forma de este modo un
material laminar con una estructura celular.
Ventajosamente la o una proporción del medio de
generación de aerosol se puede encapsular, preferiblemente
micro-encapsulada, o estabilizada de algún otro
modo. En tales casos la cantidad de medio de generación de aerosol
puede ser más elevada que los intervalos indicados.
Ventajosamente el material de fumar comprende un
colorante para oscurecer el material. Los materiales colorantes
adecuados incluyen cacao, regaliz, azúcar quemada, chocolate o
toffee (mezcla de azúcar y mantequilla), por ejemplo.
Se puede usar también tabaco finamente molido,
granulado u homogeneizado. Se pueden usar también los colorantes
para alimentos aprobados por la industria tales como E150a (azúcar
quemada), E151 (BN negro brillante), E153 (carbono vegetal) o E155
(Marrón HT). Incidentalmente, los condimentos incluyen mentol y
vainilla, por ejemplo; Otros materiales de guarnición pueden se
también condimentos. En la alternativa, la presencia de vermiculita
u otros materiales de carga inorgánicos puede proporcionar un color
más oscuro al material de fumar.
El colorante está presente desde
0-10% y puede ser tanto como 5-7% en
peso del material de fumar final. Ventajosamente el colorante es
inferior al 7%, y preferiblemente inferior al 6% y más
preferiblemente inferior al 5% del material de fumar final. Se
prefiere mucho el uso de colorante en menos de 4%, menos de 3% y
menos de 2%. El cacao puede estar adecuadamente presente en un
intervalo de 0-5% y el regaliz puede estar presente
en un intervalo de 0-4%, en peso del material de
fumar final. Cuando el colorante es cacao o regaliz, por ejemplo,
la cantidad mínima de cacao para obtener el color de la lámina
deseado es de aproximadamente un 3% y para el regaliz es de
aproximadamente un 2% en peso del material de fumar final.
Similarmente, el azúcar quemado puede estar presente en un
intervalo de 0-5%, y preferiblemente menos de
aproximadamente 2% en peso del material de fumar final, y más
preferiblemente de aproximadamente 1,5%. Otros colorantes adecuados
incluyen las melazas, el extracto de menta, extracto de café,
compuestos resinoides del té, Pan de San Juan, extracto de ciruela
o extracto de tabaco. Se pueden usar también mezclas de
colorantes.
Ventajosamente, si se utiliza un colorante
alimenticio en la alternativa él está presente en un 0,5% en peso o
menos del material de fumar final. El colorante se puede de manera
alternativa espolvorear dentro de la lámina después de la
fabricación de la lámina.
Ventajosamente no existe un material fibroso en
el material de la lámina, ni celulósico ni de otro tipo.
Ventajosamente el material de fumar es una
lámina que no contiene tabaco.
Se entenderá que a niveles elevados de inclusión
de material laminar en la mezcla, por ejemplo a niveles superiores
al 75% en peso de la mezcla, la combustibilidad de la mezcla sea
mala. Esto se puede superar mediante, por ejemplo, la incorporación
de niveles bajos de hasta 5-10% de carbono granular
en el material de fumar. El carbono no es preferiblemente un
material carbonado aglomerado, es decir el carbono no está tratado
previamente mediante mezcla con otro material para producir un
aglomerado.
Preferiblemente el material de fumar se mezcla
con material de tabaco para proporcionar un material de carga que
se puede fumar. Preferiblemente los componentes del material de
tabaco en la mezcla son grados laminares de elevada calidad.
Ventajosamente la mayoría del material de tabaco es picadura de
tabaco. El material de tabaco puede comprender entre un
20-100% de tabaco expandido de un procedimiento de
expansión de orden elevado, tal como DIET por ejemplo. El poder de
carga de dicho material está típicamente en el intervalo de
6-9 cm^{3}/g (véase el Documento GB 1484536 o el
Documento US 4.340.073 por ejemplo).
Preferiblemente la mezcla comprende < 30% de
otros componentes de la mezcla además de la lámina, siendo los
otros componentes tallos laminados cortados (CRS), tallos tratados
con agua (WTS) o tallos tratados con vapor de agua (STS) o tabaco
reconstituido. Preferiblemente los otros componentes comprenden <
20%, más preferiblemente < 10% e incluso más preferiblemente
< 5% del peso final del material de tabaco.
Adecuadamente un artículo de tabaco de acuerdo
con la invención comprende un material de tabaco que se trata con
los medios de generación de aerosol. El material de tabaco se puede
tratar con medios de generación de aerosol, pero esto no es
esencial para todas las mezclas de material de tabaco y de material
laminar. La cantidad de medios de generación de aerosol añadida al
tabaco está en el intervalo de 2-6% en peso del
tabaco. La cantidad total de medios de generación de aerosol en la
mezcla de material de tabaco y material laminar después de su
tratamiento está ventajosamente en el intervalo de
4-12% en peso del material que se puede fumar,
preferiblemente menos del 10% y preferiblemente más del 5%.
El material de tabaco puede comprender
adicionalmente un material de envoltura, si la mezcla es una mezcla
US, siendo la envoltura una envoltura normal sobre la parte Burley
de la mezcla, con o sin una envoltura ligera sobre el resto de la
mezcla.
El material de tabaco puede ser tabaco tratado
de acuerdo con el procedimiento descrito en las Patentes de Estados
Unidos N^{os} 5.803.081, 6.135.121, 6.338.348 ó 6.202.649 (las
cuales se incorporan en la presente invención como referencia) y
que tiene nitrosoaminas específicas del tabaco reducidas (TSNA).
Los artículos de fumar de acuerdo con la invención que incorporan
dicho tabaco pueden tener un contenido en TSNA incluso más bajo que
los productos comerciales actuales que incorporan dicho tabaco. Los
artículos de tabaco que incorporan una proporción de este tabaco
tienen el efecto añadido de incluso niveles de nitrosoaminas
específicas del tabaco adicionalmente reducidos. Las nitrosoaminas
específicas del tabaco incluyen
N-nitrosonor-nicotina (NNN),
N-nitrosoanatabina (NAT),
N-nitrosoanabasina (NAB) y
4-(N-nitrosometilamino)-1-(3-piridil)-1-butanona
(NNK).
Un material de tabaco adicional útil en la
invención es el tabaco tratado con enzimas descrito en la
Publicación de Solicitud de Patente Internacional Nº WO 00/02464 ó
en las patentes de EE.UU. N^{os} 5.3111.886 y 5.560.097, las
cuales se incorporan en la presente invención como referencia. Las
dos últimas patentes describen el uso de una enzima (proteasa) con
o sin un agente tensioactivo para eliminar las proteínas del tabaco.
La Solicitud de Patente Internacional describe el uso de lactasa en
lugar de poli(vinil-pirrolidona) (PVPP) con
el fin de separar los polifenoles del extracto obtenido mediante
extracción con agua.
Los niveles de inclusión del material de fumar
de acuerdo con la invención y de material de tabaco están
ventajosamente en el intervalo de 25:75 (material de fumar: tabaco)
- 75:25, y están preferiblemente en el intervalo de
50:50-60:40 y es ventajosamente de aproximadamente
60:40. La relación puede ser también de 50:50 ó de 50:45,
dependiendo de las diluciones del componente de fumar requeridas.
Sin embargo, con el fin de conseguir reducciones del componente de
humo que sean menos espectaculares el nivel de inclusión del
material de fumar de acuerdo con la invención y el material de
tabaco pueden estar en el intervalo de 10:90-25:75.
Se incluyen en la presente invención relaciones que tienen un
aumento o una disminución incremental del 5% bien en el material de
fumar o en el de tabaco. Se ha encontrado que la eficacia de
transferencia de aerosol incluso a esos niveles es susceptible de
ser mejorada mediante meramente aplicar el agente de formación de
aerosol a la picadura de tabaco.
La densidad del producto del material de tabaco
y del material laminar mezclados puede ser tan elevada como de
300-360 mg/cm^{3}, y puede estar en el intervalo
de 320-350 mg/cm^{3}. Ventajosamente las
cantidades de material de tabaco y de material de fumar se
seleccionan para proporcionar una densidad del producto de < 300
mg/cm^{3}. Preferiblemente la densidad del producto del tabaco y
del material laminar mezclados está en el intervalo de un producto
convencional, es decir de aproximadamente 220-240
mg/cm^{3}.
Se puede obtener un intervalo de emisiones
mediante el uso de la presente invención. Se puede usar
ventajosamente la ventilación en el artículo de fumar de acuerdo
con la invención con el fin de reducir las emisiones a < 9 mg de
NFDPM. La emisión puede estar en el intervalo de 2-6
mg de NFDPM, 3, 4 ó 5 mg, por ejemplo. Esta emisión incluye una
cantidad atribuible al agente de formación de aerosol.
Alternativamente, o además de la misma, la mezcla de la carga que
se puede fumar se puede alterar para incrementar la cantidad de
material de fumar usada en la invención, con el fin de reducir la
emisión de componente de humo. El grado de ventilación puede ser
adecuadamente más del 30%, y es ventajosamente de más del 40%, y
puede ser aproximadamente del 50% ó más. Preferiblemente el papel
más exterior de la sección del filtro está perforado
previamente.
La envoltura que envuelve el artículo de fumar
puede comprender un aditivo de la combustión, tal como citrato de
sodio y/o de potasio, por ejemplo. Otros aditivos de la combustión
adecuados, son las sales de sodio o de potasio, tales como el
acetato y tartrato; fosfato de mono-amonio, e
hidrogeno fosfato de di-sodio, por ejemplo, serán
conocidos por las personas especializadas. Ventajosamente el aditivo
de combustión está presente en el intervalo de
0,5-2,5% en peso de la envoltura. La envoltura puede
tener también un peso base en el intervalo de 20-40
g/m^{2}.
El artículo de fumar puede tener también una
circunferencia ligeramente reducida, ventajosamente en el intervalo
de 22-25 mm. Se puede utilizar también una
circunferencia adicionalmente reducida, por ejemplo inferior a 22
mm.
El artículo de fumar de acuerdo con la invención
puede comprender además un elemento de filtro, siendo operable el
elemento de filtro para reducir de manera selectiva algunos
componentes del humo de la corriente principal de humo. En
particular, se reducen los componentes volátiles y
semi-volátiles de la corriente principal de
humo.
Ventajosamente los compuestos de carbonilo se
reducen de manera significativa en comparación con un artículo de
fumar convencional con la misma emisión de material en
partículas.
Preferiblemente el elemento de filtro contiene
material en partículas, tal como carbono granular, el cual puede
ser adecuadamente carbono activado. El carbono activado puede ser
uno cualquiera de los carbonos descritos más adelante en relación
con el absorbente general del filtro Trionic descrito más adelante.
Preferiblemente el carbono activado es carbono de coco activado. El
filtro que contiene el material en partículas puede ser un filtro
doble que comprende, por ejemplo, una sección de boca de acetato de
celulosa y una barra dálmata en el extremo de tabaco del filtro.
Una sección de papel puede formar también parte de un filtro
múltiple. Alternativamente, el filtro puede ser el filtro fabricado
de acuerdo con el diseño estructural del filtro conocido como el
filtro Active Patch (fabricado por Filtrona International) según se
describe en la Solicitud de Patente de UK Nº 2249936. En una
alternativa todavía adicional, el elemento de filtro puede ser un
filtro de cavidad que comprende dos secciones extremas con una
cavidad central que contiene el material granular.
El elemento de filtro puede ser alternativamente
un filtro de reducción selectiva conocido como el "Trionic
Filter" descrito en las Solicitudes de Patentes provisionales en
tramitación N^{os} de Serie 60/309.338 y 60/309.435 ambas
presentadas el 1 de Agosto de 2001 (véase las Figuras
1-3 de las mismas). El filtro que se muestra en la
Figura 1 comprende un filtro triple (130), una primera sección de
filtro aguas arriba (136) que está localizada adyacente a la barra
de tabaco (20) y que es de un material adsorbente selectivo, una
segunda sección central del filtro (134) que es de un material
adsorbente selectivo general y una tercera sección de filtro
localizada aguas abajo o en el extremo de la boca (132) que es
usualmente una sección fibrosa convencional, de acetato de celulosa
por ejemplo, Las tres secciones están interconectadas mediante una
envoltura tapón que las rodea. Dicho dispositivo proporciona una
reducción sinergística en los constituyentes del humo previamente
determinados. En la alternativa, las posiciones de la sección de
material adsorbente selectivo general (134) y la sección de
material adsorbente selectivo (136) pueden estar invertidas como se
muestra en la Figura 2.
El material adsorbente selectivo se selecciona
preferiblemente de un grupo de resinas funcionalizadas en la
superficie, consistiendo cada resina de un soporte esencialmente
inerte que tiene una superficie específica suficiente para adsorber
los constituyentes específicos del humo. El adsorbente selectivo es
preferiblemente una resina de cambio de ion, tal como Duolite A7
(disponible de Rohm and Haas, 5000 Richmond St, Filadelfia, PA
19137 (USA) o un material que tiene grupos funcionales y afinidades
de unión similares. La resina Duolite A7 tiene una matriz de resina
de fenol-formaldehído y está funcionalizada en la
superficie con grupos de amina primaria y secundaria, mejorando de
este modo la especificidad de la resina hacia los aldehídos y el
cianuro de hidrógeno que se encuentran en el humo del tabaco.
Ventajosamente el adsorbente selectivo tiene una
superficie específica suficiente para asegurar que los sitios
funcionales en la superficie son fácilmente accesibles con una
resistencia mínima a la difusión. Por ejemplo, una resina que tenga
una superficie específica no mayor de aproximadamente 35 m^{2}/g
puede adsorber los constituyentes del humo supuesto que el material
de relleno de resina no sea tan elevado que la corriente de humo
sea impedida de pasar a través del filtro. Además, los materiales
con una mayor superficie específica muestran un declive de su
rendimiento menos notable si parte de la superficie está cubierta
con un plastificante, como puede ocurrir cuando el adsorbente está
dispersado en el filtro del cigarrillo.
Ventajosamente el adsorbente general se
selecciona de un grupo de materiales de superficie específica
relativamente elevada capaz de adsorber los constituyentes del humo
sin un grado elevado de especificidad. Los adsorbentes generales
adecuados se pueden seleccionar del grupo que consiste en carbón
vegetal activado, carbono de coco activado, carbono a base de
carbón activado o carbón vegetal, zeolita, gel de sílice, sepiolita,
óxido de aluminio (activado o sin activar), resina carbonosa o
combinaciones de los mismos. Un ejemplo de un carbón vegetal a base
de carbón adecuado es uno preparado a partir de un carbón de
semi-antracita con una densidad de aproximadamente
50% superior a la del carbón vegetal a base de coco (disponible de
Calgen Carbon, Pitsburgo, PA, WA). Un ejemplo de una resina
carbonosa adecuada es una obtenida a partir de la pirolisis de
estireno-divinil benceno sulfonados, tales como
Ambersorb 572 ó Ambersorb 563 (disponibles de Rohm and Haas). Para
mejorar la eficacia del adsorbente general se pueden incluir
opcionalmente óxidos de metal o complejos de otro metal en o
impregnados sobre la sección de adsorbente general.
El adsorbente general y el adsorbente selectivo
pueden estar dispersados a lo largo de un material del filtro del
cigarrillo fibroso, es decir como un filtro dálmata (como se muestra
en las Figuras 1 y 2), o puede estar empaquetado dentro del
material del filtro del cigarrillo fibroso como un lecho solidamente
empaquetado o una sección de capa fina de material adsorbente, es
decir en una sección tipo cavidad entre dos o más filtros del
cigarrillo fibrosos adyacentes (142) o en una cavidad o bolsillo
definido dentro de un filtro del cigarrillo fibroso (como se
muestra en la Figura 3). Dichos lechos o secciones de capa fina
(144,146) pueden estar también entrelazados con secciones de tipo
dálmata para obtener varios efectos de filtración diferentes.
El nivel de carga de cada uno de los materiales
adsorbentes está en el intervalo de 10-80 mg,
preferiblemente de 20-60 mg, y es lo más
preferiblemente de al menos 40 mg de cada adsorbente en cada sección
dependiendo de los efectos de filtración requeridos de cada
componente a filtrar. El nivel total de carga de ambos adsorbentes
en el filtro está en el intervalo de 60-110 mg.
El filtro del cigarrillo localizado en el
extremo de la boca puede estar hecho de una variedad de materiales,
por ejemplo, haz de filamentos de acetato de celulosa, celulosa,
papel, algodón, tela de polipropileno, haz de filamentos de
polipropileno, tela de poliéster, haz de filamentos de poliéster o
combinaciones de los mismos.
Además, la caída de presión y/o de la eficacia
de filtración mecánica de las secciones del filtro del cigarrillo
se puede seleccionar para conseguir las características mecánicas y
de filtración del humo deseadas como puedan ser requeridas con el
diseño específico del producto deseado.
Ventajosamente la combinación de material de
carga que se puede fumar y el elemento de filtro consigue una
reducción mejorada de un número de componentes del humo de la
corriente principal, en particular de los componentes del humo de
carbonilo, tales como formaldehído, acetaldehído, acetona,
acroleína, aldehído propiónico, aldehído crotónico, metil etil
cetona, y aldehído butírico, fenoles, tales como el fenol,
o-cresol, m-cresol,
p-cresol, catecol, resorcinol e hidroquinona;
aminas aromáticas, tales como el
1-amino-naftaleno,
2-amino-naftaleno,
3-amino-naftaleno y
4-amino-naftaleno. El cianuro de
hidrógeno se reduce también adecuadamente.
El porcentaje de reducción, cuando está
normalizado con respecto a la materia en partículas secas libres de
nicotina (NFDPM), para muchos de los compuestos antes mencionados es
del 15% o más, preferiblemente del 20% o más, e incluso más
preferiblemente del 25% o más y para algunos compuestos puede ser
tanto como del 30% o más, 35% o más, e incluso del 40% o más. Se
pueden obtener reducciones por encima del 60% para ciertas mezclas
que contienen una proporción de tabaco y una proporción del material
de fumar usados en la invención.
Una estructura de filtro adicional que puede ser
útil en la presente invención es la que se describe en nuestra
Solicitud de Patente Internacional en tramitación Nº PCT/GB
02/005603. El filtro descrito en la misma comprende un filtro del
cigarrillo (16) de un material de filtración homogéneo, una
envoltura de papel (18) que sobre-envuelve el
filtro del cigarrillo (16), ranuras espaciadas tangencialmente que
se extienden longitudinalmente del filtro del cigarrillo (16) y un
papel más exterior del filtro (tipping paper) de ventilación que
inter-conecta el elemento de filtro (14) con una
barra de tabaco (12), estando abiertas un cierto número de ranuras
(20) sobre el lado de la barra de tabaco (12) y que se extienden de
manera continua sólo sobre una parte de la longitud del elemento de
filtro (14), y por lo tanto no hasta el extremo de la boca del
elemento de filtro (14), las cuales ranuras (20) están axialmente
alineadas con respecto al eje del filtro, dentro del cual se
extienden axialmente ranuras (20) que ventilan las entradas de aire
vía el solapamiento con el papel más exterior del filtro de
ventilación, y no ventilándose cualquier ranura que se extienda por
el extremo de la boca.
Esta estructura ranurada proporciona que el aire
de ventilación entre por las ranuras que se extienden hacia el
extremo de tabaco y a continuación se vuelvan a dirigir hacia el
extremo de la boca. El resultado es una disminución en la relación
de CO/alquitrán. En combinación con los aditivos en partículas que
reducen selectivamente las fases de vapor se puede conseguir una
reducción significativa en los constituyentes en la fase de
vapor.
Además, se ha observado que la propensión a la
ignición de los artículos de fumar de acuerdo con la invención se
reduce considerablemente. Todas las muestras ensayadas de acuerdo
con el método de ensayo estándar NIST (descrito más adelante) para
la determinación de la propensión a la ignición se extinguieron
cuando se dejaron sobre papel de filtro Whatman, o tela de loneta
en comparación con los cigarrillos de control que continuaron su
combustión.
La presente invención proporciona además un
método de controlar la velocidad de combustión estática del artículo
de fumar de acuerdo con la invención, comprendiendo dicho material
de carga inorgánico una proporción de material que tiene un tamaño
medio de partícula en el intervalo de 500 \mum-20
\mum, seleccionándose el tamaño de partícula del material de
carga inorgánico para proporcionar la velocidad de combustión
estática deseada, y/o seleccionándose una cantidad de material de
fumar en conjunción con una cantidad de material de tabaco en la
mezcla de material de carga que se puede fumar para proporcionar la
velocidad de combustión estática deseada.
El Solicitante ha encontrado adicionalmente que
con una cuidadosa selección del tamaño de partícula del material de
carga inorgánico, para una formulación dada la velocidad de
combustión estática del material de fumar usado en la presente
invención se puede alterar sin la necesidad de alterar la
formulación. Esto representa una nueva y significativa herramienta
para el desarrollador del producto y para el diseñador del
cigarrillo. Además, las características de sabor y de aroma y/o las
características físicas de un artículo de fumar que incorpora el
material de fumar usado en la invención se controlan en gran medida
mediante la selección del tamaño de partícula de la carga
inorgánica.
Preferiblemente la velocidad de combustión
estática del artículo de fumar de acuerdo con la invención está
dentro del intervalo de 3 mm/min a 8 mm/min. Más preferiblemente la
velocidad de combustión estática está en el intervalo de
4-7,5 mm/min. Lo más preferiblemente la velocidad de
combustión estática está en el intervalo de 4-6
mm/min.
El artículo de fumar puede estar envuelto con
dos papeles de cigarrillos, uno que es más pesado que el otro, y
siendo el más pesado el papel más exterior.
La envoltura del artículo de fumar puede ser
alternativamente o además una envoltura que no sea de papel, tal
como las envolturas que se describen en las Solicitudes de Patente
Internacional N^{os} WO 96/07336 y WO 01/41590. Dichas envolturas
ayudan a la reducción de los componentes del humo de la corriente
lateral, pero además proporcionan un artículo de fumar que tiene
características de combustión y de formación de cenizas similares a
la de los productos convencionales, es decir las envolturas permiten
que el artículo de fumar se queme y forme cenizas de una manera
similar a la de los productos convencionales. La envoltura puede
comprender una carga de material cerámico en partículas de una
forma previamente determinada, un aglomerante, opcionalmente un
aditivo de la combustión y opcionalmente un agente de mejora de la
formación de ceniza, estando presente dicha carga de material
cerámico en partículas en el intervalo de 50-95% en
peso de los materiales secos en la suspensión que produce la
envoltura. Ventajosamente la carga de material cerámico tiene un
tamaño de partícula en el intervalo de 2-90 \mum,
más preferiblemente de 2-75 \mum e incluso más
preferiblemente de 25-70 \mum. Preferiblemente el
tamaño medio de partícula es superior a 30 \mum, más
preferiblemente superior a 35 \mu e incluso más preferiblemente
superior a 40 \mum. Un tamaño medio de partícula de
aproximadamente 50 \mum parece ser altamente ventajoso.
Preferiblemente la carga de material cerámico
tiene una forma de partícula no laminillas, regulares o irregulares.
Ventajosamente, la carga de material cerámico es un óxido de metal
o sal de metal insoluble o de baja solubilidad. La carga de
material cerámico es preferiblemente un óxido de metal o una sal de
metal térmicamente estable. La carga de material cerámico puede ser
una o más de una alúmina, sílice, un
alumino-silicato, carburo de silicio, óxido de
circonio estabilizado o sin estabilizar, circón (silicato de
circonio), granate, feldespato, u otros materiales conocidos por
las personas especializadas y que tengan el tamaño de partícula
necesario u otros materiales cerámicos adecuados que hayan sido
molidos al tamaño o forma necesario.
Preferiblemente la carga de material cerámico
está presente en una cantidad superior al 40% en peso de los
materiales secos en la suspensión que produce la envoltura, y está
más preferiblemente presente en el intervalo de
50-95%, más preferiblemente del
70-90%, e incluso más preferiblemente del
70-87,5%.
Ventajosamente, la carga de material cerámico no
es una carga activada, y por lo tanto tiene una superficie
específica baja, aunque las cargas de material cerámico activadas
funcionan en la presente invención.
Preferiblemente el aglomerante es un aglomerante
orgánico seleccionado de uno o más de un alginato, tales como el
alginato de calcio, alginato de propilen glicol, una goma, una
celulosa (modificada o natural), un aglomerante de pectina o
parecido a la pectina, almidón, o sales de metal del Grupo I ó II de
estos aglomerantes, tales como la
Na-carboximetilcelulosa o el alginato de sodio.
Además o alternativamente, el aglomerante puede
ser ventajosamente un aglomerante inorgánico capaz de cementar
juntas las partículas de la carga de material cerámico. El
aglomerante inorgánico es preferiblemente un material inorgánico
activado. El aglomerante inorgánico puede ser uno o más de alúmina
activada, silicato de aluminio, silicato de magnesio o una arcilla
inerte.
Preferiblemente el aglomerante inorgánico tiene
un tamaño de partícula en el intervalo de 2-90
\mum, más preferiblemente en el intervalo de 2-50
\mum e incluso más preferiblemente de 2-15 \mum.
El aglomerante inorgánico es adecuadamente hidrofóbico.
\newpage
Preferiblemente el aglomerante está presente en
una cantidad superior al 2% en peso de los materiales secos en la
suspensión que produce la envoltura, y está
preferible-mente presente en el intervalo de
3-30%, es más preferiblemente < 20% e incluso
más preferiblemente < 10% en peso de los materiales secos en la
suspensión. Lo más preferiblemente el aglomerante está en el
intervalo de 3-10%. La cantidad de carga de material
cerámico y de aglomerante seleccionadas dependerá de las
propiedades de aglomeración del aglomerante seleccionado.
El aditivo de combustión está usualmente
presente en la envoltura en un peso que es superior al que se
aprecia en las envolturas de papel. Preferiblemente el aditivo de
combustión está presente en el intervalo de 1-15%
en peso de los materiales secos en la suspensión usada para producir
la envoltura y es más preferiblemente < 10% e incluso más
preferiblemente < 5%. El aditivo de combustión está lo más
preferiblemente en el intervalo de 2-5%.
Preferiblemente el aditivo de combustión es un promotor de la
combustión. Los aditivos de combustión adecuados se pueden
seleccionar de una o más de las sales de los metales del Grupo I ó
II tales como los acetatos, citratos y otros promotores de la
combustión conocidos por las personas especializadas.
El agente para la mejora de la formación de
cenizas está presente para proporcionar medios de conexión o medios
de mejora del relleno entre las partículas de la carga de material
cerámico. La invención tiene como un objetivo la provisión de una
envoltura que se reduzca a cenizas y forme cenizas semejantes a las
de un artículo de fumar convencional. Los componentes de la
envoltura, y en particular la carga de material cerámico y del
agente para la mejora de la formación de cenizas, tienen un tamaño
de partícula y/o una forma tal que su combinación proporciona la
resistencia necesaria en la envoltura antes de su combustión pero
pierde dicha resistencia durante la combustión con el fin de
proporcionar una formación de cenizas aceptable de los productos
quemados.
El agente para la mejora de la formación de
cenizas inorgánico tiene una morfología de plaqueta y se mezcla con
la carga de material cerámico con el fin de controlar la
permeabilidad, resistencia a la incineración, color y propiedades
de combustión. El agente para la mejora de la formación de cenizas
es opcional pero está ventajosamente presente en la envoltura en el
intervalo de 0-5%. Los materiales que tienen las
morfologías de plaquetas apropiadas en comparación con la forma más
redondeada de la carga de material cerámico, incluyen uno o más de
mica, creta, perlita, arcillas, tales como, por ejemplo,
vermiculita, caolinitas y talcos. Estos materiales pueden ser
también adecuados como la carga de material cerámico en el supuesto
de que se puedan moler al tamaño y forma apropiados.
Alternativamente, el agente para la mejora de la
formación de cenizas puede ser un material con un tamaño de
partícula muy pequeño de tal manera que las partículas del mismo
rellenen los huecos entre las partículas de la carga de material
cerámico.
La envoltura ventajosamente es permeable y
preferiblemente tiene una permeabilidad inferior a 200 Unidades
Coresta (CU) y preferiblemente en el intervalo de
2-100 CU. Más preferiblemente la permeabilidad de la
envoltura está en el intervalo de 5-50 CU y puede
ser inferior a 10 CU.
La envoltura debe tener una densidad de
0,5-3,0 g/cm^{3}, preferiblemente de
0,8-1,2 g/cm^{3} y más preferiblemente del orden
de aproximadamente 1,0 g/cm^{3} y debe tener una resistencia a la
tracción capaz de resistir su manejo manual. La envoltura
ventajosamente es capaz de mantener un espesor en el intervalo de
0,2-0,6 mm.
Con el fin de que la invención se pueda entender
fácilmente y realizar rápidamente se hace ahora referencia a los
dibujos diagramáticos siguientes en los cuales:
Las Figuras 1, 2 y 3 muestran elementos de
filtro útiles en un artículo de fumar de acuerdo con la invención,
y
Las Figuras 4 y 5 muestran de una forma gráfica
de los resultados de la Tabla 4.
Los materiales de fumar usados en la invención
se prepararon mediante pesar hasta unos 3 kg. de una formulación
seca que consiste en 74% de creta (material de carga inorgánico),
12% de glicerol (medio de generación de aerosol), 8% de alginato de
sodio (aglomerante), 4% de cacao y 2% de regaliz (colorantes). Se
añadió gradualmente 8 litros de agua a una mezcla en seco de creta,
glicerol, cacao y regaliz. El alginato se añade a la mezcla con el
agua. La mezcla se so-mete a mezcladura usando un
mezclador Silverson hasta que la suspensión alcanza una viscosidad
apropiada (30.000 mPa.s).
A continuación la suspensión se moldea para
producir una lámina húmeda de 1 mm de espesor y se seca usando una
máquina de moldeo de tambor. El material se tritura a
aproximadamente 15 trozos por cm. usando una trituradora, se mezcla
con la picadura de tabaco y se prepara en la forma de cigarrillos.
Los cigarrillos de 84 mm de longitud que comprenden un filtro de 27
mm se envuelven con un papel de 50 CU. La Tabla 1 detalla la
composición y características físicas de la creta usada. Se usa un
cigarrillo de control que comprende una mezcla de tabaco 100%, que
es una mezcla todo lámina que consiste en las variedades Burley y
Oriental curados al humo, siendo un 40% de la mezcla total tabaco
expandido DIET. Cada conjunto de cigarrillos de ensayo comprendían
una mezcla de 40% de tabaco y 60% de láminas de material de fumar
como se usa en la invención. Los cigarrillos se fumaron bajo las
condiciones de fumado en máquina estándar ISO de acuerdo con las
cuales una bocanada de 35 cm^{3} de dos segundos de duración se
toma cada minuto.
Se puede apreciar a partir de la Tabla 1 que a
medida que decrece el tamaño de partícula se incrementa la
velocidad de combustión estática del artículo para fumar. La
optimización del tamaño de partícula y de las mezclas de diferentes
tamaños de partícula proporciona una nueva y significativa
herramienta para el diseñador del cigarrillo.
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Se produjeron muestras adicionales del material
de fumar usado en la invención. Las muestras utilizaban diferentes
tamaños de partícula de la creta. Después de la preparación de la
lámina y de cortar el material de fumar se mezcló con una mezcla de
material de picadura de tabaco. La misma mezcla de tabaco que en
S568 se mezcló a un nivel del 100% como una mezcla de control. Los
materiales se usaron para fabricar cigarrillos de 24,7 mm de
circunferencia y 83,5 mm de longitud con filtros de acetato de
celulosa de 21 mm. La permeabilidad del papel era de 50 CU para
cada cigarrillo. Todos los cigarrillo estaban acondicionados a 22ºC
\pm 1ºC y 60% de RH (humedad relativa) (\pm 2%) durante un
mínimo de 48 horas. La velocidad de combustión estática se midió
usando una máquina Filtrona para la determinación de la velocidad de
combustión libre (FBR100). Los datos se muestran a
continuación:
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Los datos de la Tabla 2 muestran que la mezcla
de tabaco era el material de combustión más rápido. A medida que se
incrementa el tamaño de partícula de la creta la velocidad de
combustión estática disminuye. Además, a medida que la cantidad de
material de fumar en la mezcla disminuye se incrementa la velocidad
de combustión estática de la mezcla global. Estos datos apoyan los
obtenidos en el Ejemplo 1.
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Se preparó un material laminar adicional
mediante el moldeo en tambor de la formulación que consiste en 78,5%
de creta, 12,5% de glicerol, 7,5% de aglomerante y 1,5% de caramelo
(E150a). El tamaño medio de partícula de la creta era de
aproximadamente 170 \mum. Este material laminar exhibía unas
características de combustión sin llama y unas características
físicas aceptables, tales como su incineración.
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Se preparó un material laminar adicional
mediante el moldeo en tambor de la formulación que consiste en 75,2%
de creta, 11,25% de glicerol, 7,5% de aglomerante, 4% de cacao y 2%
de regaliz. El tamaño medio de partícula de la creta era de
aproximadamente 170 \mum. Este material laminar exhibía también
unas características de combustión sin llama y unas características
físicas aceptables, tales como su incineración. La velocidad de
combustión estática era de 4,72 mm/min.
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Se produjeron 3 conjuntos de cigarrillos. El
S295 tenía una longitud de barra de 83,5 mm, una circunferencia de
24,7 mm, una longitud de filtro de 20 mm y una densidad de 199
mg/cm^{3}. El S384 y el S382 tenían una longitud de barra de 84
mm, una circunferencia de 24,7 mm, una longitud de filtro de 20 mm y
densidades de 229 mg/cm^{3} y de 340 mg/cm^{3} respectivamente.
El primer conjunto comprendía 100% de tabaco (como el tabaco del
Ejemplo 1), el segundo conjunto comprendía un material laminar que
usa 100% de creta V100 y el tercer con-junto
comprendía un material laminar que utiliza 100% de creta
precipitada. La formulación del material laminar era la misma que
la del
Ejemplo 4.
Ejemplo 4.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
De la Tabla 3 es deduce que, sorprendentemente,
los artículos de fumar de acuerdo con la invención, a pesar de
tener un material de carga que se puede fumar que comprende un 60%
del material laminar de acuerdo con la invención, mantiene el mismo
o similar mecanismo de combustión que los cigarrillos que comprenden
el 100% de tabaco.
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Con el fin de investigar la eficacia de
transferencia de aerosol (ATE) del material laminar usado en la
invención cuando se mezcla con tabaco en comparación con la
picadura de tabaco tratada con un humectante a niveles variables se
prepararon una gama de muestras.
Se produjo un grupo de cigarrillos matizados US
que comprenden 100% de tabaco (código del cigarrillo B W007). Las
densidades de las muestras B
W-007-2, B
W-007-3 y B
W-007-4 eran 264, 263 y 264
mg/cm^{3} respectivamente. La cantidad de glicerol en la mezcla
estaba en el intervalo desde aproximadamente 4% a aproximadamente
12%. Se preparó también una gama de muestras con 40% de una mezcla
de tabaco similar mezclado con un 60% del material de fumar usado
en la invención (muestras S480, S408, S481, S479, S559, S483 y
S407). La cantidad total de glicerol en la mezcla de tabaco y de
material laminar estaba en el intervalo desde aproximadamente 3,5% a
aproximadamente 8%. No se añadió glicerol a la parte de tabaco de
estas mezclas en particular. La densidad de estas mezclas era de
315, 207, 321, 324, 320, 312 y 227 mg/cm^{3} respectivamente. Se
preparó un conjunto adicional de muestras con tabaco curado al humo
en la misma relación de 60:40 con el material de fumar usado en la
invención (muestras S619, S623, S621, S549 y S620). La densidad de
estas muestras era de 333, 299, 320, 328 y 255 mg/cm^{3}
respectivamente. Los datos que se obtiene se muestran en la Tabla 4
a continuación.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
De la Tabla se puede apreciar que la eficacia de
transferencia del aerosol, en este caso la eficacia de la
transferencia de glicerol (GTE) disminuye con el incremento en la
mezcla de glicerol para las mezclas de tabaco 100% de
con-trol. Por contraste, las GTE de los cigarrillos
de la invención son más elevadas que las de los cigarrillos de
tabaco 100% de control, excepto para una (S620) que para empezar
tenía un porcentaje más bajo de glicerol en la mezcla. Para
muestras con niveles de carga similares de glicerol (S559 frente a
B W007-3) es posible obtener un 43% de incremento en
la GTE para la S559 sobre la muestra de control de tabaco. Se puede
obtener una GTE comparable (4,35) para un nivel de carga de glicerol
más bajo (3,77%) en la mezcla de S620 en comparación con la GTE de
4,28 ó 4,77 para niveles de carga de glicerol sobre mezclas de
tabaco 100% convencionales, lo que indica una eficacia mayor de uso
del glicerol mediante el uso de la invención.
Las cifras de la Tabla 4 se muestran
gráficamente en las Figuras 4 y 5 de los dibujos que se
acompañan.
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Las medidas de los humos de la corriente
principal bajo condiciones de fumar en máquina ISO estándar se
realizaron sobre una de las muestras usadas en el Ejemplo 6, a
saber la S479. Como se mencionó anteriormente la S479 es un
producto estilo mezcla US, de manera que se usó un cigarrillo de
control (S484) de 100% de la misma mezcla de tabaco usada en S479,
así como también una comparación frente a un cigarrillo disponible
comercialmente de la misma o similar emisión de materia en
partículas, a saber Marlboro Ligths. Las emisiones reales se
muestran en la Tabla 5, así como también las emisiones normalizadas
con respecto a 1 mg de materia en partículas secas libres de
nicotina (NFDPM).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se puede apreciar que existen reducciones
significativas en algunas aminas aromáticas y en los carbonilos,
así como también reducciones significativas en las nitrosoaminas
específicas del tabaco y en los fenoles. Algunos componentes del
humo muestran reducciones de más del 30%, con otros mostrando
reducciones por encima del 60%, y algunas veces tan elevadas como
del 80%.
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Las medidas del humo de la corriente principal
bajo las condiciones de fumar en máquina ISO estándar se realizaron
también sobre un producto estilo curado al humo (J473), de manera
que se usó un cigarrillo de control (T431) de 100% de la misma
mezcla de tabaco que se usó en J473. El cigarrillo de control tiene
la misma mezcla curada al humo que se usa en el Ejemplo 10 más
adelante. La lámina de J473 comprendía 75% de creta, 7,5% de
alginato de sodio, 12,5% de glicerol y 5% de caramelo E150a. Se
efectuó también una comparación frente a un cigarrillo disponible
comercialmente de la misma o similar emisión de materia en
partícula, a saber Silk Cut King Size (SCKS). Las emisiones reales
se muestran en la Tabla 6, así como también las emisiones
normalizadas con respecto a 1 mg de materia en partículas seca
libre de nicotina (NFDPM).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se puede apreciar que existen reducciones
significativas en algunas aminas aromáticas y carbonilos, así como
también reducciones muy significativas en las nitrosoaminas
específicas del tabaco y en los fenoles. Algunos componentes del
humo muestran reducciones de más del 30%, con otros mostrando
reducciones por encima del 60%, y algunas veces tan elevadas como
del 80% ó del 90%.
Claramente la invención proporciona un medio
significativo de disminuir algunos componentes del humo mientras
que proporciona un sabor y aroma del humo aceptable.
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Otra característica de la invención es las
reducciones adicionales que se obtienen cuando el material de fumar
se mezcla con tabaco y se someten a una filtración selectiva las
fases del humo que son volátiles y semi-volátiles
usando elementos de filtro de reducción selectiva. Con el fin de
evaluar los efectos que se pueden conseguir se evaluaron las
muestras filtradas siguientes. Se prepararon una muestra de
mono-acetato de celulosa estándar y una muestra
doble de acetato con 60:40 de tabaco mezclado US para proporcionar
controles para cada variante de filtro descrita a continuación.
Se produjo un elemento de filtro doble que
comprende una sección de la boca de acetato de celulosa y una
sección de barra de tabaco dálmata de carbono (RS162), que era una
variante de placa de carbono (Active Patch Filter). La Tabla 7
detalla los parámetros físicos de los cigarrillos. Las emisiones
reales de algunos componentes se proporcionan en la Tabla 8, así
como también las emisiones normalizadas con respecto a 1 mg de
materia en partículas seca libre de nicotina.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Con el fin de evaluar el efecto del filtro
Trionic^{RTM} en conjunción con el material de fumar usado en la
invención en una mezcla de tabaco de 60:40 respectivamente, se usó
la misma mezcla 60:40 con un filtro de mono acetato de celulosa, un
filtro doble de carbono y un filtro Trionic^{RTM}. Los cigarrillos
de control incluían un filtro de mono acetato de celulosa con 100%
de tabaco de Virginia cortado en lámina convencional y un
cigarrillo disponible comercialmente de la misma emisión de materia
en partículas, a saber Silk Cut Extra Mild.
La Tabla 8 muestra los resultados de los
hidrocarburos para el metano y la materia en partículas total (TPM)
y la Tabla 9 muestra las reducciones para ciertos componentes de
carbonilo del humo. Cada Tabla muestra el porcentaje de reducción
mejorada obtenido mediante el uso del filtro Trionic^{RTM} en
comparación con los otros elementos de filtro o con las muestras de
control. Se pueden apreciar reducciones significativas de metano
por mg de TPM así como también la reducción total de carbonilo por
mg de NFDPM.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se realizaron ensayos de la propensión a la
ignición de acuerdo con el procedimiento de ensayo especificado por
el National Institute of Standards and Technology (NIST) usando la
metodología descrita por Ohlemiller, T. J.; Villa, K. M., Braun E.,
Eberhard, K. R., Harris R. H., Lawson, J. R. y Gann, R. G. (1993)
"Test methods for quantifying the propensity of Cigarettes to
ignite soft furnishings" NIST Special Report 851, Gaithersburg
MD, USA.
Los ensayos se efectuaron sobre 10 capas de
papel de filtro usando 40 cigarrillos sin airear (S558) que
comprenden el material de fumar de acuerdo con la invención. Los
cigarrillos S558 tenían filtros de acetato de celulosa de 27 mm,
una circunferencia de 24,7 mm, longitud total de 83,5 mm, papel de
50 CU y tenían una densidad de 320 mg/cm^{3}. El material de
fumar comprende 40% de tabaco y 60% de material laminar como se usa
en la invención. Se ensaya-ron de manera similar 16
cigarrillos que comprenden la mezcla US de control (código S484 al
que se hizo referencia anteriormente). Todos los 16 cigarrillos se
quemaron hasta su terminación. Se ensayaron 40 muestras de S558
(cigarrillo de la invención) sobre tres telas de lona de diferentes
pesos, a saber Nº 4, Nº 6, y Nº 10. El S558 se extinguió sobre las
tres telas de lona. Todas las muestras de control (S484) no
entraron en ignición sobre la tela de lona más pesada (Nº 10), pero
si entraron en ignición sobre las dos telas de lona más
ligeras.
Claims (65)
1. Un artículo de fumar que comprende una barra
envuelta de un material de carga que se puede fumar, consistiendo
el material de carga que se puede fumar en una mezcla que incorpora
material de fumar,
en el que el material de fumar consiste en un
material de carga inorgánico no aglomerado, y no combustible, un
aglomerante algínico y un medio de generación de aerosol, los cuales
tres componentes juntos comprenden más del 90% en peso del material
de fumar, un colorante en 0-10% en peso del material
de fumar, y opcionalmente carbono granular en 5-10%
en peso del material de fumar,
y en el que el artículo de fumar tiene una
relación de eficacia de transferencia del aerosol superior a
4,0.
2. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que los tres componentes del material de
fumar juntos totalizan aproximadamente un 94% o más en peso del
material de fumar.
3. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que los tres componentes totalizan el 100%
en peso del material de fumar.
4. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el material de
carga inorgánico está presente en el intervalo de
60-90% en peso del material de fumar.
5. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el material de carga inorgánico está
presente en más del 70% en peso.
6. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 5, en el que el material de carga inorgánico está
presente en aproximadamente un 74% en peso del material de
fumar.
7. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
material de carga inorgánico comprende una proporción de material
que tiene un tamaño medio de partícula en el intervalo de 500
\mum a 75 \mum.
8. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que el tamaño medio de partícula de la
carga inorgánica está en el intervalo de 400
\mum-100 \mum.
9. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que el tamaño medio de partícula del
material de carga inorgánico es de más de 125 \mum.
10. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que el tamaño medio de partícula es de más
de 150 \mum.
11. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 10, en el que el tamaño medio de partícula es de o
de aproximadamente 170 \mum.
12. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
material de carga inorgánico es uno o más de perlita, alúmina,
tierra de diatomeas, carbonato de calcio (creta), vermiculita,
óxido de magnesio, sulfato de magnesio, óxido de cinc, sulfato de
calcio (yeso), óxido férrico, piedra pómez, dióxido de titanio,
aluminato de calcio, u otros aluminatos insolubles.
13. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 12, en el que el intervalo de densidad del material
de carga inorgánico está en el intervalo de 0,1-5,7
g/cm^{3}.
14. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el material de carga inorgánico tiene
una densidad que es inferior a 3 g/cm^{3}.
15. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 14, en el que el material de carga inorgánico tiene
una densidad que es inferior a 2,5 g/cm^{3}.
16. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 15, en el que el material de carga inorgánico tiene
una densidad que es inferior a 2,0 g/cm^{3}.
17. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 16, en el que el material de carga inorgánico tiene
una densidad que es inferior a 1,5 g/cm^{3}.
18. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
aglomerante está presente en el intervalo de aproximadamente
5-13% en peso del material de fumar.
19. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 18, en el que el aglomerante es menos del 10%.
20. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que el aglomerante es menos del 8%.
21. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 20, en el que el aglomerante es aproximadamente
7,5%.
22. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que el aglomerante
algínico es uno o más de alginatos solubles.
23. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 22, en el que el aglomerante algínico es uno o más
de alginato de amonio, alginato de sodio, alginato de sodio y
calcio, alginato de calcio y amonio, alginato de potasio, alginato
de magnesio, alginato de trietanol-amina o alginato
de propilen glicol.
24. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio
de generación de aerosol está presente en el intervalo de
5-20% en peso del material de fumar.
25. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 24, en el que el medio de generación de aerosol está
presente en menos de 15%.
26. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 25, en el que el medio de generación de aerosol está
presente en menos de 13%.
27. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 24, 25 ó 26, en el que el medio de generación de
aerosol está presente en más de 7%.
28. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 27, en el que el medio de generación de aerosol es
superior al 10%.
29. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 24 a 28, en el que el medio de
generación de aerosol incluye medios de formación de aerosol
seleccionados de uno o más de alcoholes polihidroxilados, ésteres,
hidrocarburos de puntos de ebullición elevados, o no polioles.
30. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 29, en el que el medio de formación de aerosol se
selecciona de uno o más de glicerol, propilen glicol, trietilen
glicol, citrato de trietilo, triacetina, glicoles, sorbitol o ácido
láctico.
31. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
material de fumar comprende menos de 7% de colorante.
32. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
colorante es cacao, regaliz, caramelo, chocolate y/o toffee.
33. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla
incorpora material de tabaco.
34. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 33, en el que dicho material de tabaco de dicha
mezcla comprende una cantidad de medio de generación de aerosol en
el intervalo de 2-6% en peso del tabaco.
35. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 33 ó 34, en el que los niveles de inclusión en la
mezcla de material de fumar y de material de tabaco están en el
intervalo de 25:75 (material de fumar:tabaco) - 75:25.
36. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 33 a 35, en el que la cantidad
total de medio de generación de aerosol en la mezcla de material de
tabaco y de material de fumar está en el intervalo de
4-12% en peso de la mezcla.
37. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la
envoltura de dicha barra envuelta comprende aditivo de combustión en
el intervalo de 0,5-2,5% en peso de la
envoltura.
38. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho
artículo comprende además un elemento de filtro operable para
reducir selectivamente algunos componentes volátiles y
semi-volátiles del humo de la corriente
principal.
39. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que los compuestos de carbonilo se reducen
significativamente en comparación con un artículo de fumar
convencional con la misma emisión de materia en partículas.
40. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que dicho elemento de filtro comprende una
sección de la boca de acetato de celulosa y una sección de barra
dálmata que contiene un material absorbente o adsorbente en
partículas en el extremo del material de carga que se puede fumar
del elemento de filtro.
41. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que dicho elemento de filtro es un filtro
de cavidad que comprende dos secciones extremas con una cavidad
central que contiene material granular.
42. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que el elemento de filtro comprende una
envoltura a la que está adherido un material absorbente o adsorbente
en partículas.
43. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que dicho elemento de filtro comprende un
filtro triple, estando localizada una primera sección del filtro
aguas arriba adyacente a la barra de material de carga que se puede
fumar y que es un material adsorbente selectivo, siendo una segunda
sección central del filtro un material adsorbente general y una
tercera sección de filtro localizada aguas abajo o en el extremo de
la boca que es una sección fibrosa convencional.
44. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que dicho elemento de filtro comprende un
filtro triple, estando localizada una primera sección del filtro
aguas arriba adyacente a la barra de tabaco y que es un material
adsorbente general, siendo una segunda sección central del filtro un
material adsorbente selectivo y siendo una tercera sección de
filtro localizada aguas abajo o en el extremo de la boca una sección
fibrosa convencional.
45. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 43 ó 44, en el que el material adsorbente es una
resina funcionalizada en la superficie, consistiendo la resina en un
soporte esencialmente inerte que tiene una superficie específica
suficiente para adsorber los constituyen-tes
específicos del humo.
46. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 45, en el que la resina es una resina de cambio de
ion.
47. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 46, en el que la resina tiene una matriz de resina
de fenol-formaldehído y está funcionalizada en la
superficie con grupos de amina primaria y secundaria.
48. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 44 a 47, en el que el adsorbente
selectivo tiene una superficie específica suficiente de más de
aproximadamente 35 m^{2}/g.
49. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 43 ó 44, en el que el adsorbente general se
selecciona de un grupo de materiales de superficie específica
relativamente elevada capaces de adsorber los constituyentes del
humo sin un grado elevado de especificidad.
50. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 49, en el que el adsorbente general se selecciona
del grupo que consiste en carbón vegetal activado, carbono de coco
activado, carbono a base de carbón o de carbón vegetal activados,
zeolita, gel de sílice, sepiolita, óxido de aluminio (activado o
no), resina carbonosa, o combinaciones de los mismos.
51. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 43 a 50 en el que el nivel de
carga de cada uno de los materiales adsorbentes está en el intervalo
de 10-80 mg.
52. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 51, en el que el nivel de carga está en el intervalo
de 20-60 mg.
53. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 43 a 52 en el que la sección del
filtro localizada en el extremo de la boca es una cualquiera de haz
de filamentos de acetato de celulosa, celulosa, papel, algodón,
tela de polipropileno, haz de filamentos de polipropileno, tela de
poliéster, haz de filamentos de poliéster, o combinaciones de los
mismos.
54. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 38, en el que dicho elemento de filtro comprende un
filtro del cigarrillo de material de filtración homogéneo, una
envoltura del filtro que rodea el filtro del cigarrillo, ranuras
espaciadas periféricamente que se extienden longitudinalmente del
filtro del cigarrillo, y un papel más exterior del filtro del
cigarrillo de ventilación que interconecta el elemento de filtro con
una barra de tabaco, estando abiertas un cierto número de ranuras
sobre el lado de la barra de tabaco y que se extienden
continuamente sólo sobre una parte de la longitud del elemento de
filtro, y por lo tanto no hasta el extremo de la boca del elemento
de filtro, las cuales ranuras están alineadas axialmente con
respecto al eje del filtro, dentro del cual se extienden axialmente
ranuras que ventilan las entradas de aire vía el solapamiento con
el papel más exterior del filtro de cigarrillo de ventilación, y no
ventilándose cualquier ranura que se extiende en el extremo de la
boca.
55. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la
envoltura de dicho artículo de fumar comprende una carga de
material cerámico en partículas de forma predefinida, un
aglomerante, opcionalmente un aditivo de combustión y opcionalmente
un agente para la mejora de las cenizas, estando presente dicha
carga de material cerámico en partículas en el intervalo de
50-95% de los materiales secos de la envoltura.
56. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 55, en el que la carga de material cerámico tiene un
tamaño de partícula en el intervalo de 2-90
\mum.
\newpage
57. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 56, en el que la carga de material cerámico tiene un
tamaño de partícula de aproximadamente 50 \mum.
58. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 55 a 57, en el que la carga de
material cerámico es una o más de alúmina, sílice, un
alumino-silicato, carburo de silicio, óxido de
circonio estabilizado o sin estabilizar, silicato de circonio
(circón), granate o feldespato.
59. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 55 a 58, en el que el aglomerante
es un aglomerante orgánico seleccionado de uno o más de un
alginato, una goma, una celulosa (modificada o natural), un
aglomerante de pectina o pectinaceo, almidón, o las sales de metal
del Grupo I ó II de estos aglomerantes.
60. Un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 59, en el que el alginato es alginato de calcio o
alginato de propilen glicol.
61. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 55 a 58, en el que el aglomerante
es un aglomerante inorgánico seleccionado de uno o más de alúmina
activada, silicato de aluminio, silicato de magnesio o una arcilla
inerte.
62. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 55 a 61, en el que el aglomerante
está presente en el intervalo de 3-30% en peso de
los materiales secos en la envoltura.
63. Un artículo de fumar de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 55 a 62, en el que el aditivo de
combustión está presente en la envoltura en el intervalo de
1-15% en peso de los materiales secos en la
envoltura.
64. Un método de controlar la velocidad de
combustión estática de un artículo de fumar de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo dicho material de carga inorgánico
una proporción de material que tiene un tamaño medio de partícula
en el intervalo de 500 \mum-20 \mum,
seleccionándose el tamaño de partícula del material de carga
inorgánico para proporcionar la velocidad de combustión estática
deseada y/o seleccionándose una cantidad de material de fumar en
conjunción con una cantidad de material de tabaco en una mezcla de
material de carga que se puede fumar para proporcionar la velocidad
de combustión estática deseada.
65. El método de acuerdo con la reivindicación
64, en el que la velocidad de combustión estática está dentro del
intervalo de 3 mm/min a 8 mm/min.
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