HU203961B - Tobacco-industrial product - Google Patents

Description

A találmány tárgya dohányipari termék, amelyben tüzelőanyagcella átmenő járatainak kiömlésével tokozásban elrendezett, legalább egy aeroszolképző összetevőt tartalmazó szubsztrátumot befogadó, fizikailag a tüzelőanyagcellától elválasztott aeroszolgenerátor bemenete közlekedik, míg az aeroszolgenerátor kimenete filterrel és továbbító elemmel kialakított szívókarész bemenetével kapcsolódik. A találmány szerinti dohányipari tennék alkalmas arra, hogy a fogyasztóhoz kívánt ízhatást előidéző anyagokat továbbítson.

A jelen leírásban a dohányipari termék fogalmán olyan dohánytartalmú készítményeket értünk, amelyeknél füstszerű aeroszolt generálunk. Ilyen termékek a cigaretták, a szivarok és a pipadohányok. A dohányipari termékek legnépszerűbb fajtáit a cigaretták, a szivarok és a pipadohányok jelentik. Ezek közül is a cigaretták piaca a legszélesebb.

Az elmúlt években számos olyan próbálkozás történt, amelyek célja a dohányipari termékek ismert hiányosságainak javítása, mindenekelőtt a magas hőmérséklet hatására keletkező kátrúnyszerű termékek kiküszöbölése volt

Az egyik próbálkozást például az US 4 079 742 lsz. szabadalmi leírásban foglalt javaslat jelenti, amely szerint dohányt helyettesítő anyagot lehet használni. A hetvenes években két ilyen anyagot is forgalomba hoztak Európában, mégpedig Cytrel és NSM márkanév alatt, de rövid időn belül a kezdeti nagy érdeklődés jelentősen lelanyhult.

Az US 4714082 lsz. szabadalmi leírás az aeroszolok vagy gőzök generálására épülő újszerű cigaretta jellegű dohányipari tennék kialakítására mutat be előnyös lehetőséget

Az utóbbiban is bemutatott, a hagyományos cigarettától eltérő dohányipari termékek mindeddig nem számíthattak jelentős kereskedelmi sikerre, nem sikerült ezeket szélesebb körben a piacra bevezetni. A mélyebb elemzés számos okot tárt fel, amelyek ezt indokolják. Az ismert megoldásoknál a keltett aeroszolok mennyisége kevés, mind a dohányipari tennék fogyasztásának kezdeténél, mind pedig az elszívás során, az íz nem kedvező, illetve az ízanyagok termikus degradációja miatt pedig mellékíz jelenik meg, viszonylag nagy mennyisgében áramlanak a pirolízises folyamatok termékei, oldalról beáramlik és az aeroszolt hígítja a levegő, továbbá kedvezőtlen a termék külső megjelenése is.

Mindezek alapján megállapítható, hogy a hosszú ideje fennálló igény kielégítésére irányuló évtizedes törekvések ellenére továbbra sincs olyan dohányipari termék a piacon, amely a hagyományos cigaretta elszívásával járó érzékszervi előnyöket és kedvező benyomásokat biztosítja, de egyúttal lehetővé teszi a nem megfelelően lezajló égési folyamatok termékeinek és a pirolitikus folyamatokban keletkező anyagoknak a kiszűrését, mielőtt azok a szervezetbe jutnának, illetve amely lehetővé tenné az ilyen anyagok keletkezésének megelőzését, mennyiségének radikális csökkentését.

A 0 174 645 és 0212 234 szám alatt közzétett EP szabadalmi leírások, illetve az US 4 714 082 lsz. szabadalom leírása olyan dohányipari termékeket ismertet, amelyek különösen alkalmasak cigaretta jellegű termékek létrehozására, és amelyek képesek a hagyományos cigaretta elfogyasztásával járó érzékszervi benyomások, előnyök reprodukálására oly módon, hogy az eddig ismert termékekben a tökéletlen égési folyamatok, a pirolízises reakciók miatt keletkező anyagok nem jelennek meg, tehát alkalmasak a fogyasztó egészségét kevéssé károsító termékek kialakítására. Ezek a dohányipari termékek papírral bevont tüzelőanyagcellát tartalmaznak, amelyek rúdszerű elemként összefogott dohánnyal készített sztvókarésszel kapcsolódnak. A szívókarész és a tüzelőanyagcella között tokozás van, amelyben legalább egy aeroszolképző összetevőt tartalmazó szubsztrátumot befogadó aeroszolgenerátort helyeznek el, az aeroszolgenerátort a tüzelőanyagcellától elválasztják, azzal célszerűen hővezetési kapcsolatban tartják. Ezeknél a dohányipari termékeknél hátrányos jellemző, hogy a kívánt ízanyag csak kis hatékonysággal juttatható be az előállított füstszerű aeroszolba. A dohányipari termékek piacán a mentollal ízesített készítmények jelentős részarányt képviselnek. Jelen pillanatban a cigarettagyártás mintegy egyharmadát a mentolos cigaretták teszik ki. A dohányipari termékekben alkalmazott mentollal, illékony és félig illékony ízanyagokkal kapcsolatban a legnagyobb problé- ma az, hogy ezek a komponensek áramlásuk során a termék egy-egy összetevőjéhez kapcsolódnak. Ezt a vándorlási, migrációs mechanizmust az irodalom részletesen leírja. Elegendő például M. Brozinski és társai cikkére utalni (Beitrage zűr Tabakforschug International 6, 124-130, 1972) vagy a Tobacco Science 16. kötetében J. G. Curren cikkét a 40-42. oldalról, vagy T. E Reihl és társainak a Tobacco Science 17. kötetében a 10-11. oldalon közölt cikkét említeni. Curren cikke 1972-ben, Reihl cikke 1973-ban jelent meg.

1985-ben jelentek meg az első olyan szabadalmi leírások, amelyek a fentiekben vázolt újszerű felépítésű dohányipari termékek előállítására vonatkoznak, olyan termékekére, amelyek a hagyományos cigarettával szemben támasztott igényeket úgy elégítik ki, hogy egyúttal a tökéletlen égés termékei vagy pirolízises folyamatok eredményeként keletkező anyagok ne kerülhessenek a fogyasztó szervezetébe. Ezen szabadalmi leírások közül az első az 1985. szeptember 13-án publikált 13985/3890 lsz. libériái szabadalomé volt; az ezzel teljes mértékben azonos EP szabadalmi bejelentés szövegét 1986. március 19-én tették közzé EP-A1-174645 szám alatt.

Ugyanilyen felépítésű és szerkezetű dohányipari termék ismerhető meg a 650 604 és 684 537 alapszámú US szabadalmi bejelentések elsőbbségével benyújtott és T/40000 szám alatt közzétett magyar szabadalmi bejelentésből. Ez a dohányipari termék forró száraz füstöt előállító tüzelőanyagcellát tartalmaz és vele legalább egy aeroszolképzőt befogadó aeroszolgenerátor érintkezik, ahol az aeroszolgenerátorhoz szívókarész kapcsolódik. A szívókarész dohánnyal van kitöltve, hozzá cellulózacetáttal körbevett távtartó elem csatlakozik, amely azt az aeroszolgenerátortól elválasztja.

HU 203 961 Β

Ennek a megoldásnak a révén a dohányipari tennék fogyasztójának szervezetébe káros égéstermékek nem jutnak, de a dohány gázáramlásba vihető összetevőit tartalmazó gázáram viszonylag magas, a fogyasztók között kedvezőtlennek érzékelt hőmérsékletű. Ha a ha- 5 gyományos felépítésű filteres szívókarészt alkalmazzák, az aeroszol hőmérséklete ugyan lecsökkenthető, de a tennék élvezeti értékét a szívás nehézsége lerontja. További problémát jelent, hogy ennél a megoldásnál az ízesítés kérdése megoldatlan marad, a próbálkozá- 10 sok nem eredményeztek olyan dohányipari terméket, amely a kívánt ízhatást kellemetlen mellékíz megjelenése, tehát az ízanyagok termikus degradációja nélkül biztosította volna.

Az ismert cigarettákban a szívókarész normál meg- 15 oldása a közepes vagy nagy szűrési hatékonyságú anyagok alkalmazását igényli. Széles körben használják a cellulóz-acetát alapú kócokat, rendezetlen szálhalmazokat Ezekben az anyagokban a szálak viszonylagosan irányítottak, vagyis a filterben olyan csatornák 20 jöhetnek létre, amelyeken át a levegő viszonylag kis keresztmetszeten áramlik. Észrevehető például a filteres cigarettáknál, hogy a dohányzás folyamatában csak a filter egy része színezékük el, ami egyértelműen bizonyítja, hogy a filternek csatornákat tartalmazó szerke- 25 zete van. Ezt a hatást egyébként a fogyasztó adott esetben a szájával vagy a nyelvével is érzékeli, helyenként a füst hőmérséklete magas.

A cigaretta jellegű termékeknél teljesen közömbös, hogy az izanyagokat a dohányhoz, a szűrő hatású szí- 30 vókához (filterhez), a csomagolóanyaghoz, vagy a terméket körbevevő borításhoz csatlakoztatjuk. A migrációs folyamat minden esetben ugyanahhoz a végeredményhez vezet A termék raktározása során az említett anyagok egyensúlyi szintje jön létre, az ízanyag a do- 35 hányipari tennék térfogatában és a vele kapcsolódó csomagolóeszközökben vándorolt A vándorlás mértéke egyebek között az ízanyag gőznyomásától, a dohányipari tennék különböző összetevőre jellemző oldhatóságától, a környezeti feltételektől, mint a hőmér- 40 séklettől és a relatív nedvességtartalomtól, valamint attól függ, hogy a tennék és a vele kapcsolódó összetevők a migrációs folyamattal szemben milyen ellenállást mutatnak.

A dohányipari termékek ízesítésével kapcsolatos 45 migrációs problémák megoldására számos próbálkozás történt, de ezek csak korlátozottan voltak sikeresek. így például az US 3 426011 lsz. szabadalmi leírás, vagy az US 3 344796 lsz. szabadalmi leírás különböző, az ízanyagot kémiailag megkötő vegyűleteket javasol a 50 migrációs folyamat korlátozása céljából. Ilyen vegyületek például a béta-ciklodextrin-mentol komplexei, a mentol glükozidjai, amidjai, észterei, stb. Ezek az anyagok nem terjedtek el, mivel egyrészt költségesek, másrészt pedig a termék ízhatását lerontják. 55

Egy másik próbálkozást az ízanyagok mikrotartályokban való elhelyezése jelentette. Ilyen mikrotartályokat a dohányipari tennék különböző pontjain építenek be. Ezt javasolja egyebek között az US 3 550598 és a 3 540456 lsz. szabadalmi leírás, a 475 418 l.-szá- 60 mú svájci szabadalmi leírás, illetve a 82-01585 szám alatt közzétett holland szabadalmi leírás. Ez a megoldás szintén emeli a dohányipari tennék költségeit

Az illékony ízanyagok befogására alkalmasak a polimerrendszerek is. így javasolták kis sűrűségű polietilén és szervetlen szűrőanyagok, például kalcium-karbonát, kezelt alumínium-oxid, stb. alkalmazását arra, hogy az illékony ízanyagokat megfogják. Ezeket a rendszereket pelletként vagy szálanként illetve részecskeként keverik be a szűrőbe, vagy pedig a dohányipari termék csomagolásába. Ennek a megoldásnak az a hiányossága, hogy a migrációt nem lehet megállítani, csak intenzitását csökkenteni és bár köre korlátozottabb, az ízanyagok nagy mennyiségére van szükség, ami a költségek emelkedésével jár. Mindezek ellenére a befogott ízanyagok kis intenzitással szabadíthatók fel, jelentős, általában legalább 82 tömeg%nyi mennyiségük kötött állapotban marad.

A szén dohányipari alkalmazása jól ismert. így az US 2 063 014, a 3 744 496, a 3 902 504, a 4 505 202 és a 4 225 636 lsz. szabadalmi leírások javasolják a szén alkalmazását a cigaretták különböző alkotórészeiben, így javasolták cigaretta burkolatában töltőanyagként, valamint a filter rendszerekben a szén alkalmazását, mivel ez alkalmas egyrészt a füst gáz halmazállapotú összetevőinek megkötésére, másrészt ízanyagoknaj^a füstbe való bejuttatására. A számos javaslat ellenéiO szén, és különösen az aktivált szén felhasználása nem terjedt el igazán a dohányiparban, legalábbis ízan^igok hordozó összetevőjeként, aminek több oka v& Különösen mentol esetében az aktivált szén a mei|öí jelentős részét adszorbeálja, így az kötött állapotba^ termékben marad. Az adszorpciós jelenségek korlátozása céljából, illetve hatásuk kiegyenlítésére a szenet általában az ízanyaggal telítik. Ez azonban az ízanyág nagyobb mennyiségének felhasználását igényli, 3e nem lehet vele megelőzni az ízanyag vándorlását a dohányipari tennék összetevői között Az aktivált szén kétirányú hasznosítására, tehát a füstből a nem kívánt összetevők eltávolítására, valamint a füstbe az ízanyagok bevezetésére az US 3236244 lsz. szabadalmi leírás tesz javaslatot

A szénnel kapcsolatos problémák megkerülésére az US 3 972 335 lsz. szabadalmi leírás azt a műszaki megoldást ismerteti, amely szerint az aktivált szén kisméretű pórusait az ezek módosítására alkalmas szerrel, például szacharózzal blokkolják. A pórusok módosítására alkalmas szert olyan mennyiségben javasolják alkalmazni, hogy az aktivált szén kevéssé visszatartó jellegű részeinél a blokkoló hatás intenzitása kicsi legyen, vagyis az aktivált szén jól megköthesse az ízanyagot. Ezzel a megoldással a dohányipari termék hosszabb ideig raktározható, az ízanyag migrációja korlátozódik, a dohányzás során az ízanyag nagyobb részét sikerül felszabadítani. Ennek ellenére a migráció intenzitása jelentős, amit az 1. példában bemutatott összehasonlító mérések is igazolnak. A szén alapú filterek, illetve borítások ennek megfelelően nem terjedtek el a mentolos cigaretták gyártásában.

A jelen találmány feladata olyan könnyen gyártható

HU 203 961 Β dohányipari termék kidolgozása, amelynél az ízanyagok felszabadítása nagy hatékonysággal biztosítható.

A kitűzött feladat megoldására olyan dohányipari terméket dolgoztunk ki, amelyben tüzelőanyagcella átmenő járatainak kimenetével tokozásban elrendezett, legalább egy aeroszolképző összetevőt tartalmazó szubsztrátumot befogadó, fizikailag az általában legfeljebb 30 mm hosszú tüzelőanyagcellától elválasztott aeroszolgenerátor bemenete közlekedik, míg az aeroszolgenerátor kimenete filterrel és továbbító elemmel kialakított szívókarész bemenetével kapcsolódik, és a találmány szerint a továbbító elem legalább egy ízanyagot hordozó, széntöltésű lapszerű anyagból van kiképezve.

A találmány szerinti dohányipari termék egy előnyös kiviteli alakjában a továbbító elem bemenete az aeroszolgenerátorhoz kapcsolódóan van kiképezve, kimenete a hőre lágyuló műanyag szálakból álló, szövés nélküli szövedékből készült filterhez van csatlakoztatva.

A találmány szerinti dohányipari termék egy előnyös kiviteli alakjában a széntöltésű lapszerű anyag hengerszerűen van elrendezve, hossza célszerűen 5 és 30 mm között van, az aeroszolgenerátorhoz kapcsolódóan helyezkedik el, legalább egy ízanyagot hordoz és hozzá hőre lágyuló műanyagszálakból szövés nélkül készített filter van csatlakoztatva. A széntöltésű lapszerű anyag állhat tépéssel létrehozott összetevőkből is. Széntartalma célszerűen 5 és 75 tömeg# között van.

A találmány szerint kialakított dohányipari tennék különösen alkalmas mentol, mint ízanyag befogadására és a mentol mennyisége 0,001 tömeg%-tól 6 tömegeiig (a telítettségnek megfelelő mértékig) teijedhet. Általában 3-6 tömeg7o mentolt alkalmazunk. Á széntöltésű lapszerű anyag dohánytartalmú papírból is kiképezhető, ahol a dohánytartalom általában 0,65 tömeg# alatt marad.

A találmány szerinti dohányipari termék egy különösen előnyös kiviteli alakjánál az aeroszolgenerátor és a tüzelőanyagcella között konduktív hővezetést biztosítunk, például megfelelő anyagból, fémből kiképzett hővezető elemmel. Adott esetben az aeroszolgenerátor köré szigetelő anyagú réteget is felviszünk, amely tűzálló anyagból készül.

A találmány szerinti dohányipari terméknél a továbbító elem felépítése olyan, hogy az az ízanyagok migrációs folyamatát különösen mentol esetében korlátozza, de egyéb illékony ízanyagoknál is hatásos. Az ízanyagok ennek megfelelően a dohányipari termék raktározása, illetve gyártása során az eddigiekhez képest csak kevéssé vándorolnak. Az ízanyagoknak a tüzelőanyagcellába való vándorlását is ki lehet kerülni, ami azért igen fontos, mert az ízanyagok termikus bomlása és pirolitikus reakciói során kellemetlen mellékízt okozó anyagok keletkezhetnek. A migrációs folyamatnak ez a redukciója abban is segít, hogy megnövelhető legyen az illékony ízanyagokat, különösen mentolt tartalmazó dohányipari termékek raktározási ideje. A mérések szerint az ízanyagok hatásosan és egyenletes áramban szabadíthatok fel a széntöltésű lapszerű anyagból, amikor az aeroszolgenerátorból az aeroszolok és a forró gázok a fogyasztóhoz áramolva áthatolnak ezen a lapszerű anyagon. A vizsgálatok azt valószínűsítik, hogy az aeroszolok normál, mintegy 150 °C hőmérsékletét kis mértékben túllépő hőmérsékletek, amelyek az aeroszolgenerátor mögött uralkodnak, a dohányipari termék teljes élettartama alatt lehetővé teszik az ízanyag egyenletes felszabadítását és ezzel viszonylag egyenletes áramlásuk fenntartását a termék fogyasztása során. Ha a széntöltésű lapszerű anyagot a szívókarészben használjuk, ezzel az aeroszolos keverék egyéb komponenseinek áramát lényegében nem befolyásoljuk, vagyis a glicerin, a víz ugyanolyan mennyiségben szabadul fel, mintha ezt az anyagot nem használnánk. Más szavakkal, a széntöltésű lapszerű anyag szűrő hatása sokkal kisebb, mint a cigarettában alkalmazott filterek, különösen cellulóz-acetát szálkötegek szűrő hatása. Ez azért fontos, mert így a találmány szerinti dohányipari termékben az aeroszolok kívánt generálást szintjét folyamatosan fenn lehet tartani.

A találmány szerinti dohányipari termékben a széntöltésű lapszerű anyag lényegében hőcsapdaként is működik, elősegíti, hogy a fogyasztó az aeroszol alacsonyabb hőmérsékletét érzékelje, hozzájárul ahhoz, hogy a filter anyaga ne olvadjon meg, sőt kellemetlen termikus lebomlási folyamatoknak se legyen kitéve.

A jelen találmány szerinti felépítésű dohányipari termék előnyösen kialakítható olyan szerkezetben, hogy szokásos dohányipari ellenőrzési feltételek között, amikor 35 ml-es átszívááokat valósítunk meg és az átszívások között 58 másodperces parázslási időszakokat tartunk, az első három átszívással teljes nedves szemcsés anyagmennyiség formájában mért aeroszolként legalább 0,6 mg anyag továbbítása figyelhető meg. Még előnyösebbek azok a célszerű kialakítások, amelyeknél az első három átszívással továbbított aeroszolok mennyisége az említett szokásos ellenőrzési feltételek között legalább 3 mg, ahol az aeroszolokat nedves szemcsés anyagmennyiségként vesszük figyelembe. Ezen túlmenően a találmány szerinti szerkezetben előállíthatók olyan dohányipari termékek is, amelyek egy-egy átszívásra és általában legalább az első hat átszívásra, adott esetben akár az első tíz átszívásra is, az említett ellenőrzési feltételek között átszívásonként átlagosan legalább 0,8 mg aeroszol továbbítására alkalmasak, ahol az aeroszolt továbbra is nedves szemcsés anyagmennyiségként értelmezzük.

Az előzőekben említett előnyös kialakítási lehetőségek feltételeinek megteremtésén túlmenően a találmány szerinti dohányipari tennék lényeges jellemzője, hogy a benne generált és továbbított aeroszol összetétele igen egyszerű, vagyis benne levegőn, szénen, oxigénen és vízen kívül alapvetően csak a kívánt aeroszolképző komponensek és illékony ízanyagok vannak jelen, további összetevők csak nyomokban lelhetők fel. így a széles körben elfogadott Ames-féle ellenőrzési módszerrel (lásd Ames et ah, Műt. Rés., 31. 347-364, 1975 és Nagao et al.. Műt. Rés., 42. 335, 1977) az aeroszolban értékelhető mutagén aktivitás nem mutat-41

HU 203 961 Β ható ki. Ezen túlmenően, a találmány szerinti felépítésű dohányipari termékeknél a fogyasztás nem jár hamu képződésével, vagyis az ismert termékekre jellemző hamu nem jelenik meg, kellemetlen hatásaival nem kell számolni.

A találmány ismertetésében eddig és a továbbiakban használt néhány alapfogalom értelmezése a következő (ezek az értelmezések nem tekinthetők szabatos tudományos meghatározásoknak):

Az „aeroszol” olyan anyagkeveiéket jelent, amelyet a szokásos dohányipari termékek fogyasztói füstként érzékelnek, és amely hő hatására keletkező gőzöket, gázokat, látható és szemmel nem észlelhető részecskéket tartalmaz, ahol a hő forrása tüzelőanyagcella, amely aeroszolképzőt tartalmazó szubsztrátummal kerül kapcsolatba. Az így definiált aeroszol tehát illékony szagosító és ízképző, továbbá gyógyászatilag és fiziológiailag aktív összetevőket is magával hordozhat, függetlenül ez utóbbiak látható vagy láthatatlan jellegétől.

A „konduktív hőcsere” az aeroszolképző anyagot tartalmazó szubsztrátum és tüzelőanyagcella olyan térben értelmezett kapcsolatát jelenti, amelynél az égési folyamat beindítását követően a hőenergia konduktív folyamattal áramlik át az aeroszolképző anyagot tartalmazó szubsztrátumba és ez a kapcsolat a tüzelőanyagcella kiégéséig tart A konduktív hőcsere feltételei különböző módokon biztosíthatók, a legáltalánosabb a közvetlen kapcsolat a tüzelőanyagcella hőtermelő (parázsló) része és a szubsztrátum között, a másik általában alkalmazható megoldás a hővezetés feltételeinek megteremtése a tüzelőanyagcella és az aeroszol képződésének helye között, például fémből készült elem beépítésével. Adott esetben előnyös lehet a két megoldás együttes alkalmazása.

A „szén alapú anyag” olyan egy vagy több komponensű anyagot jelöl, amelynek összetételében a szén jelentős részarányt képvisel, vagy kizárólagos összetevő.

A „szigetelő elem” fogalma a találmány szerinti dohányipari termékkel kapcsolatban olyan elemet jelöl, amely lényegében szigetelő hatású. Ez a szigetelő hatás a javasolt felépítésű termék felhasználása során az éghetetlenséget jelenti, bár adott esetben lassan elégő szenes összetevők is megengedhetők. Ugyanúgy a szigetelő elemben lehetnek kis olvadáspontú, az égési folyamat során megolvadó összetevők, például üvegszálak. A szigetelés tehát hőszigetelést jelent, mégpedig olyan anyagok felhasználását, amelyek hővezetőképessége legfeljebb 20,9 W/mK, előnyösen legfeljebb

8,4 W/mK, de általában 2,1 W/mK alatt marad. Ezekkel az anyagokkal kapcsolatban utalunk a Hackh’s Chemical Dictionary (4. kiadás, 1969) 672. oldalára, illetve a Lange-féle Handbook of Chemistry (11. kiadás, 1973) 272-274. oldalára.

A találmány tárgyát a továbbiakban a javasolt megoldás szerint létrehozott dohányipari termékek néhány példakénti kiviteli alakjának bemutatásával, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti, javított dohányipari termék a javasolt borítással, hosszirányú keresztmetszetben, az lA)ábra a tüzelőanyagcella járatainak konfigurációja a termék égetett vége felől, a

2. ábra a találmány szerinti dohányipari terméknél, illetve a hagyományos cigarettánál a migrációs folyamatok összehasonlító diagramjai, a

3. ábra a találmány szerinti dohányipari terméknél széntöltésű lapszem anyagból létrehozott hengeres szegmens előállítási folyamata, míg a

3A)ábra olyan kettős kúpos hengerrendszer, amely filter létrehozására alkalmas a széntöltésű lapszerű anyag összehajtogatásával vagy összetömörítésével.

A találmány értelmében olyan újszerű dohányipari terméket hozunk létre, amelyben az újdonságot az ízanyagot szállító továbbító elem jelenti. A továbbító elem különösen alkalmas kis tüzelőanyagcellával kialakított dohányipari tennék elkészítésére, amikor is a tűzelőanyagcellától fizikailag elválasztott aeroszolgenerátort és külön szívókaiészt alkalmazunk. Ilyen dohányipari termékek láthatók például a 174645 vagy a 212234 l.-számú EP közzétételi iratokban.

A termék két fő részre osztható. Egyik végén 10 tüzelőanyagcella van, amely lényegében szén alapú. A 10 tüzelőanyagcella belsejében 11 átmenő járatok vaű^’ nak kialakítva, amelyek elrendezése az 1A) ábra szé-* rinti. Számuk általában tizenegy körül van. A 10 tüze^ lőanyagcella extrudált keverékként van szénből (kaí^ bonizált papírból), nátrium-karboxi-metil-cellulózbóT (SCMC). mint kötőanyagból, K,CO₃-ból és vízből kF képezve. *

A 10 tüzelőanyagcella 8 külső felszínén rugalmas anyagú 16 köpeny van szigetelő szálakból álló rétegként elrendezve, ahol a szigetelő szálakat például üvegszálak alkotják.

A javasolt dohányipari termékben a 10 tüzelőanyagcella 14 aeroszolgenerátorral kapcsolódik, és ez utóbbin át van 22 szívókarésszel, mint a tennék másik fő részével egyesítve. Ennek megfelelően a 10 tüzelőanyagcella egyik vége a cigaretta jellegű termék 22 szívókarésze felé esik. A 16 köpeny alatt felületét részben 12 fémes kapszula veszi körűi, amely fizikailag a 10 tüzelőanyagcellától elváló, aeroszolt képző részegységet, tehát a 14 aeroszolgenerátort is körbeveszi. Ez utóbbi egy vagy több aeroszolképző anyagot befogadó szubsztrátumot tartalmaz, A szubsztrátum(ok) lebet(nek) szemcsés anyag(ok), pálcikaszerű készítménylek), de ezeken kívül bármilyen más alkalmas formájú preparátum szintén alkalmazható.

A 12 fémes kapszulát a 14 aeroszolgenerátomál célszerűen dohányból álló 18 borítás veszi körül. A 22 szívókarésznél a 14 aeroszolgenerátor kimenete két bevágásszerii 20 hasítékos járattal van kiképezve, amelyek a 12 fémes kapszula falát szakítják meg. A 20 hasítékos járatok lényegében a 12 fémes kapszula mint cső középvonalában húzódnak.

A 22 szívókarész 24 továbbító elemből és hőre lá5

HU 203 961 Β gyűlő műanyag szálakból álló szövedéket alkotó, azaz szövés nélkül készült textilszerkezetű 26 filterből áll. A 24 továbbító elem a találmány értelmében széntöltésű lapszerű anyagból van kiképezve, amelyben legalább egy ízanyag van. A javasolt dohányipari terméken, vagy felületének legalább egy részén 30,31,32,33,34, 35 és 36 cigarettapapír-rétegek közül egy vagy több van elrendezve.

A találmány szerint javasolt 22 szívókarészben tehát olyan 24 továbbító elem van, amely egy vagy több ízanyagot hordozó széntöltéstf lapszerű anyagból áll. Ehhez célszerűen hőre lágyuló műanyagból készült szálakból álló szövedékként, tehát rendezetlen szerkezetű szövetként kialakított 26 filter kapcsolódik. A 24 továbbító elem a hőre lágyuló műanyagból álló szövedék, azaz a 26 filter és a 14 aeroszolgenerátor között van elhelyezve.

A 3. és 3A) ábrából a találmány szerinti dohányipari termékben alkalmazható, a 26 filterrel és a találmány szerinti 24 továbbító elemmel kialakított szívókarész előállításának vázlatos technológiája ismerhető meg, ahol a 26 filtert a hagyományos öntéses szálhúzás módszerével készítjük. Első lépésben a hőre lágyuló műanyag szálakból hevederszerű szövedéket hozunk létre, amelyet hagyományos módszerekkel hengeres vagy más formára alakítunk, amihez a cigarettagyártásban filterkészítéshez alkalmazott eszközök kiválóan megfelelnek.

A 26 filter előállítására is alkalmas, a széntöltésű lapszerű anyagot formázó berendezés egy példája a 3. ábrán látható. A 3. ábra vázlatosan azt mutatja be, hogy a megfelelő ízanyaggal a szükséges mértékben telített 50 széntöltésű lapszem anyagot 53 tekercsről fejtjük le. A letekercselt anyagot 54 tölcsérszerű alakító eszközbe vezetjük, amely azt csavarás nélkül összehajtogatja, így az 50 széntöltésű lapszerű anyagot tömöríti. Kimenetén folyamatosan olyan hengeres alakú képződményt kapunk, amelyet a hengeres filterkészítő egységben dolgozunk fel. Különböző tulajdonságú, vagyis különböző széntartalmú, különböző ízanyagot tartalmazó lapszerű anyagok egyidejűleg vagy külön-külön is hengeres alakra hozhatók, így több szegmensből vagy több rétegből álló 24 továbbító elem készíthető. Az 54 tölcsérszerű alakító eszköz kimenetén kapott 55 hengeres anyagot 56 papírborítással látunk el, majd 58 vágószerszám felhasználásával azt 57 kívánt hosszúságú szakaszokra vágjuk fel. A berendezésbe való belépés előtt az 56 papírborítás egyik szélére ismert módon és eszközzel ragasztóanyagot viszünk fel. Ahogy a részelemek a berendezésen áthaladnak, az 55 hengeres anyagot folyamatosan összenyomjuk, amíg a kívánt méretű hengeres keresztmetszetű rúd ki nem alakul. Az 56 papírborítás átlapolásával a ragasztóanyag kapcsolatot teremt a két papírréteg között, így szoros fedőréteg hozható létre. A végtelenített hengeres rudat ezt követően vágjuk fel.

A 3. ábra szerint a hengeres anyag alakítását egyszeri kúp alakú szerszámmal végezzük. Ehelyett a 3A) ábra szerint kettős kúpként kiképzett alakító szerszám ugyancsak használható, ilyenkor az 50 széntöltésű lap6 szerű anyagot a kúpok közötti körgyűrű keresztmetszetű térbe vezetjük be, a bevezetés előtt lényegében feszültségmentes állapotot biztosítunk és így a bevezetést követően az 50 széntöltésű lapszerű anyag a belső kúp külső felületén feltekercselődik. Mivel a kúpok egymáshoz képest elmozdíthatták, az 55 hengeres anyag kívánt egyenletessége és tömörsége szükség szerint befolyásolható.

A széntartalmú lapszeni anyag hengeres formába való hozása szempontjából lényegtelen az ízanyagok bevitelének módja. A lapszerű elrendezés azonban kedvező lehetőséget nyújt ana, hogy az ízanyagot a szűrő elemre való formálás előtt vigyük be a lapszerű anyagba. A 3. ábra szerint két kezelést is alkalmazunk, mégpedig 59 hengerekkel az 50 széntöltésű lapszerű anyagot összenyomjuk, míg 60 szóró egységgel az 50 széntöltésű lapszerű anyag felületére mentolt, glicerint vagy más ízanyagokat és nedvesítőszert szórunk.

A 3. ábra a hevederként előállított szövedék szűrőbetétté, vagyis 26 filterré történő átalakításának módszerét is bemutatja. Az 53 tekercs ilyenkor hőre lágyuló műanyagból álló szálhevederből épül fel, és ez az 54 tölcsérszerű alakító eszközzel dolgozható fel az 55 hengeres anyaggá. Ezt ebben az esetben is ismert módon szalagból levágott 56 papírborítással látjuk el, majd az 58 vágószerszámmal méretre vágjuk. A folyamat eredményeként az 57 kívánt hosszúságú szakaszokat, mint 26 filtereket kapjuk, amelyek egyik végére ismert módon ragasztót viszünk fel. Ennek révén a 24 továbbító elemmel a kapcsolat létrehozható.

Bár erre nincs feltétlenül szükség, a 26 filter megfelelő minőségének biztosításában előnyös lehet, ha az 53 tekercs anyagát az 54 tölcsérszerű alakító eszközbe való továbbítás előtt előkészítő megmunkálásnak vetjük alá. Két ilyen előmegmunkálási műveletet mutat a 3. ábra, amikor is az 59 hengerekkel, azok hornyolt felületével az 53 tekercsről lefejtett anyag felületét borzoljuk, illetve egy másik lépésben 60 szóró egységgel az anyag felületére glicerint vagy más nedvesítőszert juttatunk.

A 3A) ábra szerinti kettős kúp alkalmazása az egyszerű kúpos előformázó elem helyett szintén előnyös. Ebben az esetben a két kúp az 50 széntöltésű lapszerű anyag feldolgozásához hasonlóan biztosítja az előformázást.

A hőre lágyuló műanyag szálak alapanyagaként számos hőre lágyuló műanyagot lehet felhasználni. így a 22 szívókarészben a 26 filter készíthető poliolefinekből, mint például izotaktikus polipropilénből, illetve poliészterekből, mint például poiibutilén-tereftalátból. A szálak előállításának ez a módszere lehetővé teszi, hogy a megolvasztott polimerbe különböző adalékanyagokat (például kalcium-karbonátot) egyszerűen juttassunk be, de ugyanígy az extrudálás során a megolvadt polimer felületére könnyen eljuttathatók azok az anyagok, amelyek a heveder struktúrájának befolyásolására, ezért a belőle készülő szűrőbetét (22 szívókarész) tulajdonságainak szabályozására alkalmasak, A szálak egyesítésével létrehozott heveder könnyen vethető alá különböző kiegészítő műveleteknek, amikor is

HU 203 961 Β a kívánt organoleptikus és/vagy higiénés jellemzők elérése céljából száraz vagy folyékony halmazállapotú adalékanyagot juttatunk a heveder szerkezetébe.

A fentiek szerint előállított hevederek térfogati tömege széles körben változhat és ebben számos tényező meghatározó jellegű. Az egyik ilyen tényező a heveder anyagának előállítására szolgáló eljárás, illetve a hőre lágyuló műanyag maga. Általában kb. 0,017-0,034 kg/m² felületi tömegű anyagot alkalmazunk. Az ilyen hevederek szakítószilárdsága szintén elég széles határok között változhat, általában a jellemző szálirányra keresztben 0,44-10,7 N/mm² értéket kívánunk meg, míg szálirányban legalább 0,44 N/mm² érték az ajánlatos. A tapasztalat szerint szálirányban különösen a 3,ΙΙΟ,7 N/mm², míg erre keresztirányban a 2,22-10,21 N/mm² értéktartomány biztosítandó. A hevedereknél megadható a szálirányú és az arra keresztirányú szilárdságok aránya is, amely általában az 1:1-4:1, célszerűen az 1:1-2:1 tartományban változik. Ezeknél az anyagoknál a szakítószilárdságot a 191A szövetségi vizsgálati szabványban előírt 5100 jelű módszerrel határozzuk meg, erre a célra például az Instron Corp. 1122 típusjelű vizsgáló készülékét használjuk. A szilárdság értéke egyébként számos tényezőtől függ, így például a heveder jellemző szálirányától, a szálaknak az ehhez az irányhoz viszonyított orientációjában megfigyelhető szórástól, a szálak összeolvadásának mértékétől, illetve a szálak vastagsági eloszlásától.

A találmány szerinti dohányipari termékben az ízanyagokat felszabadító 24 továbbító elem olyan széntöltésű lapszerű anyagból van kiképezve, amelyet szokásos papíripari masszából készítünk szén hozzáadásával. A szén állhat aktivált és/vagy nemaktivált összetevőkből. Az így előkészített papíripari nyersanyagot az ismert módon papírlapokká alakítjuk, amit a szokásos papíripari technológiákkal lehet végrehajtani.

Az 50 széntöltésű lapszerű anyag porozitása az előállítási folyamatban igen széles értékhatáron belül befolyásolható. A porozitást a dohányiparban sok esetben alkalmazott módon úgy határozzuk meg, hogy a vizsgált lapszerű anyaggal két térrészt választunk el egymástól, amelyek között 1 kPa nyomáskülönbséget hozunk létre és méljük a lapszerű anyagon áthaladó levegő áramlási sebességét (ún. CORESTA módszer). A találmány szerinti dohányipari termékben a 24 továbbító elemhez olyan lapszerű anyagot választunk, amelynél dohányipari feldolgozás előtt a porozitásra jellemző áramlási sebesség legalább 1 m/min, legfeljebb

2.5 m/min, míg a feldolgozást követően legalább

1.5 m/min, általában 3-300 m/min. A feldolgozás során a szükséges mértékű porozitást úgy hozzuk létre, hogy mechanikai, elektrosztatikai vagy lézertechnikai eszközökkel az 50 széntöltésű lapszerű anyagban, esetleg annak felvágásával nyílásokat hozunk létre. A kívánt porozitással jellemzett 50 széntöltésű lapszerű anyag különösen előnyös, mivel ebbe az ízanyagok nagyobb mennyiségét lehet bevezetni, az adszorpciós és/vagy abszorpciós mechanizmusok hatékonyan tudnak érvényre jutni, az anyag fajlagos felülete a kívánt mértékben megnövelhető anélkül, hogy az ily módon elkészített 50 széntöltésű lapszerű anyag a szűrő hatást fokozná.

Az 50 széntöltésű lapszerű anyag széntartalma igen széles határok között változtatható, amiben számos tényező játszik szerepet. Ilyen tényező például a szén és/vagy az izanyag típusa és mennyisége, az 50 széntöltésű lapszenl anyag elhelyezkedése a dohányipari termékben, továbbá a széntöltésű lapszerű anyag alakja, illetve konfigurációja. A lapszerű anyag széntartalmát célszerűen az 5-75 tömeg% tartományban választjuk, általában 10-40 tömeg%-nyi, előnyösen 15-30 tömeg%-nyi széntartalmat hozunk létre. Ugyan a nagyobb szénmennyiségek szintén alkalmasnak tininek, a 75 tömeg%-nál több szenet tartalmazó lapszerű anyag már az ismert papírgyártási technológiákkal nehezen állítható elő, és az előállított anyag mechanikai jellemzői sem mindig megfelelőek, különös tekintettel a szilárdságra.

Bár az 50 széntöltésű lapszerű anyag létrehozásához mind az aktivált, mind pedig a nemaktivált szén használható, a gyakorlat az aktivált szén alkalmazását mutatta célszerűbbnek. A szakember számára nyilvánvaló, hogy az aktivált szenekből a kereskedelmi forgalomban jelen levő számos típus és fajta közül ki kell választani azt, amely a találmány szerinti célnak.a lehető legjobban megfelel. így például ismeretesekig szén alapú, a fából készült, illetve a kókuszdió béjátwS készült aktivált szenek, amelyeket számos cég gyárt- Á különböző általunk megvizsgált aktivált szenek köm különösen előnyösnek bizonyult a Calgon Carbon Ccu£ poration (Pittsburgh, Pennsylvania) által PCB máikaj|f alatt forgalmazott típus, amelyet a cég kókuszdió héjából készít. Ezt az aktivált szenet könnyen lehet külöríböző szemcsézettségű porokká alakítani. Bár a vizsgálatok szerint a találmány szerinti dohányipari termék létrehozásában a szemcsézettségnek nincsen lényeges szerepe, a legjobb eredményeket a 0,025-0,57 mm átlagos szemcsézettségű frakciókkal értük el.

A dohányiparban járatos szakember számára az is nyilvánvaló, hogy a szénnel együtt, illetve a szén helyett más adszorpciós, illetve abszorpciós hatásokat mutató anyagok ugyancsak használhatók. Ezek között találjuk az égetett meszet, a szilikagélt, a zeolitokat, a perli teket, a szepiolitot, az aktivált alumínium-oxidot, a magnézium-szilikátokat és más hasonló anyagokat

Az 50 széntöltésű lapszerű anyagot, mint az előzőekben már említettük, szokásos papíripari technológiákkal állítjuk elő. Célszerűen a papírmassza fa cellulózból, továbbá dohány növényi maradékaiból készült cellulózból áll. Az 50 széntöltésű lapszerű anyag szén összetevőjét a zagyhoz keverjük, majd a keveréket a hagyományos papírgyártási technológai szerint alakítjuk át lapokká. Az így kapott anyag előnyösen dohányt is tartalmaz. A kívánt szénmennyiséget tartalmazó dohánytartalmú papírok példája lehet a Kimberly-Clark cég P144-185-GAPF által gyártott dohánypapír. Ez a papír mintegy 60 tömeg% dohányt tartalmaz, amelyet a dohány szárából visznek be, továbbá 35 tömeg% puha fa cellulózból áll, a száraz anyag mennyiségére számítva. A módosítatlan lapszerű anyag nedvességtar-71

HU 203 961 Β talma 11-14 tömeg% tartományba esik. A száraz állapotú anyag térfogattömege 38-44 g/m². Ezt az anyagot a hagyományos papírgyártási technológiák szerint mintegy 2 tömeg% glicerin vagy más nedvesítő anyagtartalommal állítjuk elő, benne mintegy 1,8 tömeg% kálium-karbonát és 0,1 tömeg% ízanyag, továbbá mintegy 1 tötneg% egyéb adalékanyag van. Ez utóbbiak alapvetően a Hercules Corp., Wilmington, Delaware cég Aquapel 36OXC Reactive Size jelű termékét jelentik.

Az 50 széntöltésű lapszerű anyagba az ízanyagokat az ismert technológiák szerint, tehát számos különböző módon lehet bejuttatni. Ezek közé tartozik a szórás, a merítés, a beinjektálás, a gőzfázisú lerakatás, stb. Az ízanyagokat általában a gőzfázisból való lerakatással visszük be az 50 széntöltésű lapszerű anyagba. Ez a technika általában az ízanyag felmelegítésével jár, amikor is az anyag illékonyságát használjuk ki, gőzeit az 50 széntöltésű lapszerű anyaggal hozzuk kapcsolatba, és ezt a kapcsolatot elegendő ideig tartjuk fenn ahhoz, hogy az 50 széntöltésű lapszerű anyag az ízeket hordozó összetevők megfelelő mennyiségét abszorbeálja, illetve adszorbeálja. Az egyik ilyen alkalmas eljárást az jellemzi, hogy az 50 széntöltésű lapszerű anyagot belső felületén lapokkal hozzuk kapcsolatba. Ez utóbbiakat olyan anyagból készítjük, amelyekhez az ízanyagok kevéssé kapcsolódnak, mint az 50 széntöltésű lapszem anyag összetevőihez. A kapcsolat fenntartásával az ízanyagok átvándorlása biztosítható.

Egy másik lehetőség szerint az ízanyagokat nyomással visszük be az 50 széntöltésű lapszerű anyagba. Ilyenkor az 50 széntöltésű lapszerű anyagot olyan dobon vezetjük keresztül, amely a forgása során a kívánt ízanyagot tartalmazó fürdőn is áthalad.

A szakember számára nyilvánvaló, hogy az ízanyagok a 24 továbbító elem 50 széntöltésű lapszerű anyagába számos egyéb módon is bejuttathatók, mégpedig annak gyártása során, illetve azt követően.

A találmány szerinti dohányipari termékben különböző ízanyagok használhatók fel. A dohányipari gyakorlatban is ismert a mentol, a vanillin, a mesterséges kávéíz, a dohánykivonatok, a nikotin, a nikotinsók, a koffein, a likőrök, a kakaóvaj és más szerek alkalmazása, amelyek segítségével a kívánt ízű aeroszol állítható elő. További példákat találhatunk Leffingwell és társai cikkében: „Tobacco Flavorings fór Smoking Products”, amely a Reynolds Tobacco Company kiadásában jelent meg 1972-ben.

Az 50 széntöltésű lapszerű anyagba impregnálással vagy más módon bevitt ízanyagok mennyisége széles értékhatárok között változtatható, figyelembe véve az ízanyag típusát, a kívánt mennyiséget, a lapszerű anyag széntartalmát, a szén aktivitását, az 50 széntöltésű lapszerű anyag elhelyezkedését a dohányipari termékben, valamint azt a módot, ahogy az 50 széntöltésű lapszerű anyagot a dohányipari termékbe bevisszük (összecsavarással, összeüajtogatással, összenyomással vagy más tömörítési módon). Különösen erős ízhatású anyagoknál az alkalmazott mennyiség alsó határa akár 0,00001 tömeg% is lehet az 50 széntöltésű lapszerű anyag tö8 megért számítva. Ha az ízanyag mentol, mennyisége általában 0,001 tömeg% és 6 tömeg% között van. A találmány szerinti dohányipari termék különösen előnyős kiviteli alakjaiban, mint például az I. példában leírt dohányipari terméknél az 50 széntöltésű lapszerű anyagba bevitt mentol mennyisége 3-6 tömeg%, de általában 4 és 5 tömeg% között van.

Mint már az előzőekben megállapítottuk, a javasolt dohányipari termék különösen célszerű megvalósításainál az 50 széntőltésű lapszerű anyagot hordozó 24 továbbító-elem a 14 aeroszolgenerátor és a 26 filter között helyezkedik el. A 26 filter általában hengeres alakú és ugyanilyen alakú az 50 széntöltésű lapszerű anyag is, amely hengeres vagy más hasonló alakra a dohányiparból ismert filterkészítési technikákkal hozható. Erre a célra a cellulóz-acetát szálakból készült filterek gyártásához alkalmazott eszközök jól használhatók.

A találmány szerinti dohányipari terméknél az 50 széntöltésű lapszerű anyag célszerűen a 14 aeroszolgenerátor és a 22 szívókarészben kialakított 26 filter között helyezkedik el, olyan hengeres szegmenst vagy szűrő elemet alkot, amelynek hossza általában a felhasznált ízanyag típusától és mennyiségétől függ. Ha az I. példában leírt 22 szívókarésszel ellátott cigarettát készítjük el, az 50 széntöltésű lapszerű anyagból álló 24 továbbító elem hossza 5-30 mm között van, általában 5-15 mm közötti, de legcélszerűbben mintegy 10 mm-es hosszat választunk.

A hatékonyságot és az esztétikai szempontokat figyelembe véve az ízanyaggal ellátott 50 széntöltésű lapszerű anyagból álló 24 továbbító elem kívánt tömörsége, külalakja sokféle módon érhető el, anélkül hogy az aeroszolokat a fogyasztóhoz továbbító áramlás intenzitását kedvezőtlenül befolyásolnánk. Ennek ellenére célszerű olyan 24 továbbító elemet alkotni, amely tapintásban és tömörségben emlékeztet a hagyományos cellulóz-acetát anyagú filterekre.

A találmány szerinti felépítésű, tehát 50 széntöltésű lapszerű anyaggal kialakított 24 továbbító elemet tartalmazó dohányipari termékek általában ugyanakkora nyomáseséssel (fojtással) jellemezhetők, mint a hagyományos cigaretták. Az 50 széntöltésű lapszerű anyag által okozott nyomásesés, illetve a 22 szívókarészben alkalmazott 26 filter miatt bekövetkező nyomásesés a dohányipari termék égő végénél elhelyezett alkotóelemektől függően változhat. A találmány szerinti dohányipari tennék egy előnyös kiviteli alakjánál, amelyre az I. példa ad útmutatást, a nyomásesés általában kisebb, mint a hagyományos filterek által előidézett nyomásesés, mégpedig a 26 filter hosszúságegységére vonatkoztatva alapesetben a 10-600 Pa/cm értéket veszi fel, a különösen célszerű értékek az 50-450 Pa/cm, előnyösebben a 70-150 Pa/cm értéktartományba esnek, ahol a nyomásesést a 26 filter hosszúságegységére vonatkoztatva számítjuk. A 26 filter által okozott teljes nyomásesés mérésére a vizsgált 26 filteren 1050 cm³/perc térfogatárammal levegőt áramoltatunk és ennek nyomásesését mérjük bar vagy Pa egységben. Ez a

HU 203 961 Β nyomásesés a 26 filter hosszúságegységére úgy vetíthető, hogy a mért értéket a 26 filter hosszával osztjuk.

Mint említettük, a találmány szerinti módon felépített, cigaretta jellegű dohányipari termék látható az 1) ábrán. A termékben az 1 A) ábra szerinti elrendezésben 5 11 átmenő járatokat tartalmazó szén alapú 10 tüzelőanyagcella szolgál hőforrásként, amelyet szénből (karbonizált papírból), nátrium-karboxi-metil-cellulózból (SCMC), mint kötőanyagból, K₂CO₃-ból és vízből álló keverék extrudálásával állítunk elő. 10

A10 tüzelőanyagcella 8 külső felszínét borító rugalmas anyagú 16 köpeny szigetelő szálakból, például üvegszálakból van kiképezve. A 10 tűzelőanyagcellának a cigaretta jellegű tennék 22 szívókarésze felé eső felületét részben a 12 fémes kapszula veszi körül, 15 amely fizikailag a 10 tüzelőanyagcellától elváló, aeroszolt képző 14 aeroszolgenerátort is legalább részben körbeveszi. Az utóbbiban alkalmazott, egy vagy több aeroszolképző anyagot befogadó szubsztrátum lehet szemcsés anyag, rúdszerű készítmény, de ezeken kívül 20 más alkalmas formájú preparátum szintén alkalmazható.

A 12 fémes kapszula felületénél a 18 borítás van elrendezve, amelynek külső felületét a 33 cigarettapapír-réteg alkotja. Célszerűen ez utóbbin helyezkedik el 25 az égés során koherens hamuréteget képező külső borítóréteg. Más szavakkal, ebben az előnyös kiviteli alakban a külső borítóréteg mind a 16 köpenyt, mind pedig a jelentős részben dohánnyal létrehozott 18 dohányköpenyt körbeveszi. A 22 szívókarésznél a 12 fémes kap- 30 szulában kettő bevágásszerű 20 hasítékos járat van kiképezve, amely a cső középvonalában húzódik, és amelyeken át az aeroszolok a 10 tüzelőanyagcella égetése, vagyis a dohányipari tennék élvezete során a fogyasztóhoz áramlanak. 35

A 18 borításnak a 22 szívókarészhez közelebb eső részéhez az egy vagy több ízanyagot hordozó 50 széntöltésű lapszerű anyagból álló 24 továbbító elem kapcsolódik és ehhez a szövés nélküli, hőre lágyuló műanyagszálakból álló 26 filter csatlakozik. A 24 további- 40 tó elem 50 széntöltésű lapszerű anyaga adott esetben dohányt tartalmaz, az aeroszol rajta keresztül halad át a fogyasztóhoz. A javasolt dohányipari terméken, vagy felületének legalább egy részén 30, 31, 32, 33, 34, 35 és 36 cigarettapapír-rétegek közül egy vagy több van 45 elrendezve.

A fentieknek megfelelően az 50 széntöltésű lapszerű anyag a javasolt dohányipari termék egy vagy több, az égési folyamatban nem részt vevő elemében helyezhető el. így például az anyag összegyűrhető és teljes 50 egészében vagy részben a dohányt tartalmazó 18 borításba illeszthető, de felhasználható olyan nem elégő bevonatként is, amellyel a dohányipari termék különböző összetevőit kiegészítjük.

Az előbbiekben leírt kiviteli alaknak megfelelő ciga- 55 retta jellegű tennék meggyújtásakor a 10 tüzelőanyagcella égése hőt biztosít, ami a dohány illékony anyagait gáz halmazállapotba viszi át. Ezekkel együtt az aeroszolképző anyagok illékony összetevői szintén gáz halmazállapotba kerülnek. Mivel a javasolt megoldás sze- 60 rint a 10 tüzelőanyagcella viszonylag rövid, ezért a forró, égő tűzkúp mindig a 14 aeroszolgenerátor szubsztrátumainak irányában zárt és ennek megfelelően az aeroszolképzéshez maximális hőátadás biztosítható, aminek eredményeként az aeroszol képződése ugyancsak a kívánt maximális mértékű lehet, amit erősen elősegít a javasolt 12 fémes kapszula, mint hővezető elem alkalmazása. A forró gázok, aeroszolok és ízanyagok a 14 aeroszolgenerátorból és a 18 borításból kiindulva felmelegítik az 50 széntöltésű lapszerű anyagból kialakított 24 továbbító elemet és belőle felszabadítják az ott megkötött ízanyagokat.

A 10 tüzelőanyagcella rövidsége és a körülményeknek megfelelően választott előnyös égési karakterisztikája miatt a 10 tüzelőanyagcella szükséges égése az előre kijelölt hosszirányú szakasza mentén gyakorlatilag néhány átszívás után kialakul. Az aeroszolt képző szubsztrátumokat tartalmazó 14 aeroszolgenerátomak a 10 tüzelőanyagcellához közelebbi részén a szubsztrátumok gyorsan felforrósodnak, ami erőteljesen megnöveli a hőátadást, különösen a kezdeti és a középső szívási szakaszban. Mivel a 10 tüzelőanyagcella a javasolt kialakításban rövid, ezért nem alakul ki olyan hőelnyelésre alkalmas, hőcsapdát alkotó, az égésből kimaradó hosszabb szakasz, amely a termikus aeroszolképzésen alapuló termékek eddigi megoldásainál általánosan előfordult és sok problémát okozott. ’Á megemelt hőmérséklet hatására az 50 széntöltésű lápszení anyag hőmérséklete is emelkedik, ez pedig előségíti az Szanyagok felszabadulását, az 50 széntartalmú lapszerű anyagból az ízanyagok az aeroszolba átlépnek. Mivel az aeroszolt képző anyagok a 10 tüzeloanyagcellától fizikailag el vannak választva, ezért fSjuk sokkal kisebb hőmérsékletek hatnak, mint amilyenen a 10 tüzelőanyagcella anyagának égése önmagában zajlik, s ennek révén az összetevők termikus lebomlásának lehetősége, veszélye minimalizálható, ugyanígy elkerülhető az ízanyagok és az aeroszolt alkotó összetevők termikus lebomlása, degradációja.

A különösen előnyöseknek bizonyult kiviteli alakoknál a rövid, szén alapú 10 tüzelőanyagcella, a hővezető elem szerepét betöltő 12 fémes kapszula és szigetelő elemek az aeroszolgenerátorral és a dohánytöltettel úgy működnek együtt, hogy ennek révén gyakorlatilag minden átszívásnál az aeroszolok, a dohányt jelképező ízanyagok és a külön bevitt, az 50 széntartalmú lapszerű anyagban jelen levő ízanyagok jelentős mennyisége szabadul fel. A 10 tüzelőanyagcella égő részének a 14 aeroszolgenerátorhoz (a szubsztrátnmhoz) és a 18 borításhoz való közelsége néhány szívás után a szigetelő elemek és összetevők hatásával együtt azt eredményezi, hogy mind szíváskor, mind pedig a szívások között viszonylag hosszú parázslási időszakokban a hőfejlődés igen intenzív marad.

Általában a találmány szerinti dohányipari tennék megvalósításakor alkalmazott éghető anyagú 10 túzelőanyagcella átmérője nem nagyobb, mint a hagyományos cigarettaátmérő, tehát 8 mm, vagy annál kisebb, míg hosszúságát általában elegendő legfeljebb 30 mrare választani. A 10 tüzelőanyagcellát célszerűen

HU 203 961 Β mm-nél nem nagyobb hosszúsággal is létre lehet hozni, számos esetben még előnyösebb a legfeljebb 10 mm-es hosszúságú 10 tiizelőanyagcella beépítése. A 10 tüzelőanyagcella átmérője egyébként legalább 2 mm, de mint említettük, 8 mm alatt marad. A legelőnyösebbnek a 4-6 mm átmérőtartomány bizonyult. A 10 tüzelőanyagcella anyagának sűrűsége általában a 0,7-1,5 g/cm³ értéktartományba esik, ahol a 0,85 g/cm³-nél nagyobb értékek tapasztalat szerint különösen ajánlhatók.

A10 tüzelőanyagcella kialakításához előnyösen szenet alkalmazunk. A 10 tüzelőanyagcellában a szén mennyisége célszerűen legalább 60-70 tömeg%, célszerűen 80 tömeg% körüli érték, aminél azonban nagyobb részarány szintén választható. A10 tüzelőanyagcella anyagának nagy széntartalma azért kívánatos, mivel ezzel a megoldással a pirolitikus jellegű folyamatok intenzitása lecsökkenthető, a tökéletlen égési folyamatok megelőzhetők, az oldalirányú (a cigarettapapírrétegeken át haladó) áramlás kialakulása minimálisra korlátozható, a hamu mennyisége minimális, és ezenkívül a hőkapacitás értéke nagy. A kisebb széntartalmú 10 tüzelőanyagcellák is adott esetben előnyösek lehetnek: ha kis mennyiségű dohánnyal, dohánykivonattal vagy éghetetlen töltőanyaggal kell a dohányipari terméket létrehozni, az 50-60 tömeg% körüli széntartalmak ugyancsak javasolhatók.

A találmány létrehozása szempontjából fontos a 14 aeroszolgenerátor alkalmazása. Ez a 10 tüzelőanyagcellától fizikailag is elkülönül. A fizikai elkülönülés az adott esetben azt jelenti, hogy a 14 aeroszolgenerátor egyetlen eleme sincs fedésben a 10 tüzelőanyagcellával, annak anyagával nem keveredik. Ez a megoldás elősegíti, hogy minimálisra csökkentsük az aeroszolt képző anyag termikus degradációjának veszélyét, vagy akár ezt a folyamatot kiküszöböljük, továbbá megakadályozzuk az oldalirányú füstáram kialakulását Bár a 10 tüzelőanyagcella nem foglal el a 14 aeroszolgenerátorral közös térrészt, mégis egymással közvetetten érintkeznek, kapcsolódnak vagy valamilyen módon egymással szomszédosán vannak elrendezve, mégpedig olyan szerkezetben, hogy közöttük a konduktív hőcsere feltételei létrejöjjenek. Az említett feltételeket például hővezető elem beépítésével érjük el: adott esetben ez előnyösen a 10 tüzelőanyagcella meggyújtandó végétől elválasztottan elhelyezett fémfólia, amely hatékonyan képes a hőt az égő 10 tüzelőanyagcellától elvezetni és/vagy a hőt a 14 aeroszolgenerátomak és az ebben elhelyezett szubsztrátum(ok)nak átadni.

A14 aeroszolgenerátor célszerűen legfeljebb 15 mm távolságra van a 10 tüzelőanyagcella égetett végétől. Az aeroszolgenerátort alkotó elemek összességükben 2-60 mm, előnyösen 5-40 mm, általában 20-35 mm hosszúságú szerkezetben vannak elrendezve, amelynek átmérője a 2-8 mm, célszemen a 3-6 mm tartományba esik.

A 14 aeroszolgenerátort alkotó elemek között mindenekelőtt az aeroszolképző összetevőket tartalmazó egy vagy több szubsztrátum játszik fontos szerepet. Ennek anyaga termikusán stabil, ami annyit jelent, hogy ez az anyag képes a nagyobb, 400-600 °C tartományba eső, esetleg szabályozottan változó, a tüzelőanyag égését kísérő hőmérsékleteknek ellenállni, és egyúttal az anyag összetétele biztosítja a dekompozíció (felbomlás) vagy az égés folyamatának teljes kizárását A megfelelő anyagok megválasztása hozzájárul ahhoz, hogy az aeroszol a kívánt összetételű legyen; a javasolt találmányi megoldásoknál a már említett Ames-féle ellenőrzési módszerek a mutagén aktivitás hiányát bizonyítják. Habár az itt bemutatott előnyös megvalósítási formák között nem szerepel, de ettől függetlenül a találmány szerinti dohányipari termékben az aeroszolgenerátor megvalósítható hő hatására felszakadó mikrokapszulával, szilárd aeroszolképző anyagokból, amelyekkel szemben az egyetlen feltétel, hogy a szükséges mennyiségű és összetételű aeroszolképző anyagot, aeroszolt hordozó gőzt szolgáltassák.

Az aeroszol létrehozásához használt szubsztrátumok vagy hordozók kialakításában alkalmazott termikusán stabil anyagok önmagukban véve jól ismertek. A hordozónak porózusnak kell lennie, vissza kell tudnia tartani az aeroszolt képző vegyületet, a tüzelőanyag égése során keletkező hő hatására képesnek kell lennie a kívánt összetevőket tartalmazó gőz felszabadítására. Az erre a célra használható termikusán stabil anyagok néhány példája az abszorbens tulajdonságú szén, a porózus szénpor, a grafit, aktivált vagy aktiválatlan szén, amelyek például a Union Carbide Corp. PC-25 vagy PG-60 jelű termékei, esetleg a Calgon Corp. SGL jelű karbonterméke. A további alkalmas anyagok közé kell sorolni egyes szervetlen sziláid anyagokat, mint például a kerámiákat, az üveget, az alumínium-oxidot, a vermikulitot, az agyagokat, közöttük a bentonitot, esetleg az említett anyagok keverékeit. Különösen javasolt a karbonizált, illetve alumínium-oxid alapú szubsztrátumok felhasználása.

Az alumínium-oxid alapú szubsztrátumok egy különösen hasznos változatát a nagy (kb. 280 m²/g) fajlagos felületű készítmények jelentik. Egyebek között megvizsgáltuk például a W. R. Grace and Co. vegyipari részlege által készített SMR-14-1896 jelű anyagot Ezt az alumínium-oxidot, amelynek szemcséit a 0,841,41 mm átlagos szemcsenagyság jellemzi, 1 órán keresztül megemelt hőmérsékleten szintereltük, majd felhasználás előtt megfelelő ideig mostuk és szárítottuk. A szinterelést általában legalább 1000 °C, előnyösen az 1400-1550 °C tartományba eső hőmérsékleten végeztük.

A találmány szerinti termékek megvalósításában felhasznált aeroszolképző anyagokkal szemben követelmény, hogy az égő tüzelőanyagcella által biztosított hőmérsékleten az aeroszolgenerátorban uralkodó feltételek között képesek legyenek a kívánt mennyiségű aeroszolt felszabadítani. Célszerűen dohánymentes, vizet nem tartalmazó aeroszolképző anyagokat építünk be, amelyekben szén, hidrogén és oxigén mellett esetleg más célszerűen választott anyagok szintén jelen vannak. Az aeroszolképző lehet szilárd, képlékeny pasztaszem vagy folyékony halmazállapotú. Az egy vagy több aeroszolképzőből álló anyag szublimációs

-101

HU 203 961 Β pontja vagy forráspontja akár 500 °C is lehet Az alkalmas anyagok között említhető a glicerin, a trietilénglikol, valamint a propilénglikol, mint polihidrátos alkohol, ezenkívül a mono-, di- és polikarboxilsavak alifás észterei, mint a metil-sztearát, metil-dodekándioát, a 5 dimetil-tetradodekándioát

Az aeroszolképző anyagok közül előnyösek a polihidrátos alkoholok, illetve ezek keverékeinek felhasználása. így különösen a glicerin, a trietilénglikol és a propilénglikol alkalmazását javasoljuk. 10

Ha a szubsztrátum anyaga egyidejűleg a hordozóanyag feladatát ugyancsak ellátja, az aeroszolképző anyagot a szubsztrátumon vagy a szubsztrátumban tetszőleges alkalmas ismert eljárás felhasználásával el lehet osztani, ha az biztosítja a megfelelő mértékű 15 áthatolást, illetve borítást a szubsztrátumon. így példaként javasolható a tömény folyékony aeroszolképző anyag vagy megfelelően hígított oldatának felvitele szórással, merítéssel, gőzölögtetéssel vagy hasonló módon. Ha szilárd aeroszolképző komponenseket 20 használunk, azok a szubsztrátummal összekeverhetők és egyenletes eloszlásukat a szubsztrátum végső formájának kialakítása előtt biztosítani lehet

Az aeroszolképző anyag felvitelének módja az anyag minőségétől és a hordozó összetételétől függően 25 változik. Ezért a folyékony aeroszolképző anyagok mennyisége szintén széles határok között változhat, például 20 és 140 mg közötti értékek fordulnak elő, amelyek közül a 40-110 mg tartományba esők tűnnek különösen előnyösnek. Amennyire lehetséges, a nedves 30 szemcsés anyagú aeroszolképző anyagból felszabaduló összetevők a lehető legteljesebb mértékben jussanak el a fogyasztóhoz. Ez természetesen nem lehetséges, de a legalább 2 tömeg% tartományt el kell érni, a találmány azonban lehetőséget nyújt a 15 tömeg%-nál, adott eset- 35 ben 20 tömeg%-nál nagyobb aeroszoltovábbítási hatékonyság biztosítására.

Az aeroszolképző anyagok között egy vagy több illékony ízanyagot felszabadító összetevő szintén lehet Ilyenek például a mentol, a vanillin, a kávékivonat, a 40 dohánykivonatok, a nikotin, a koffein, alkoholok és más készítmények, amelyek hatására az aeroszol illatossá válik vagy az illata megváltozik. A14 aeroszolgenerátor ezen túlmenően bármilyen más, kívánt tulajdonságú illékony sziláid vagy folyékony anyagot tar- 45 talmazhat. Ezeket a kiegészítő komponenseket sok esetben a 22 szívókarészben helyezzük el, esetleg további, a termékbe behelyezett dohányadagot járatunk át velük.

A találmány szerinti dohányipari tennék egy külö- 50 nősen előnyös kiviteli alakjában a 14 aeroszolgenerátor az előzőleg említett aluminium-oxid szubsztrátumot dohánykivonattal, levulinsavval vagy glüköz-pentaacetáttal permetezzük, ezekhez egy vagy több illatosító, illetve ízanyagot adunk és szárítjuk. Az aeroszolkép- 55 zésben a glicerin a kívánt hordozó.

A 10 tüzelőanyagcella után az áramlási úton külön dohányadagot is be lehet építeni a termékbe. Ilyen esetekben a fomó gőzök ezen a dohányadagon áthaladnak, abból kivonják, magukkal viszik az illékony kom- 60 ponenseket, de ezt a folyamatot égés vagy nagyobb mértékű pirolízis nem kíséri. Ennek megfelelően a fogyasztóhoz olyan aeroszol jut el, amely a természetes dohány íz- és illatanyagait tartalmazza, de mentes a hagyományos cigarettában mindig keletkező számos és esetleg az egészségre ártalmas égési terméktől.

A fentiekben leírt jellegű dohányipari termékek nemcsak cigaretta típusú gyártmányok lehetnek, hanem például alkalmazhatók gyógyszer szervezetbe juttatására, amikor is farmakológiailag vagy fiziológiailag aktív illékony anyagokat, például efedrint (1-fenil-lhidroxi-2-metil-amino-propánt), metaproterenolt [1(3,5-dihidroxi-fenil)-l-hidroxi-2-izopropil-2-amino-e tanolt], terbutalint [l-(3,5-dihidroxi-fenil)-2-(terc-butilamino)-etanolt] vagy hasonló vegyületet juttatunk beteg emberi szervezetbe.

Az aeroszolgenerátort befogadó tartályhoz hővezető anyagként általában fémfóliát, különösen alumíniumfóliát használunk, amelynek vastagsága lehet 0,01 mm alatti, de elérheti a 0,1 mm-t is. A hővezető tulajdonságú anyag vastagsága és/vagy típusa nem különösen jellemző ismérve a találmánynak, a fontos a megfelelő hőáram biztosítása. Különösen alkalmasnak bizonyult azonban a Union Carbide Corp. Grafoil típusjelű tér- % mékének az alkalmazása. ,_/L

Az 1. ábrán bemutatott kiviteli alakon is bemutat^tóan a hővezető elem a 10 tüzelőanyagcella hátsó ®széhez előnyösen csatlakozik, azt esetleg részben ág|- ·<Μ di, így belőle olyan tartály vagy 12 fémes kapszula <

alakul ki, amely a találmány értelmében fontos aerp- W szolgenerátort körbefogja. A hővezető elem általában)?

tüzelőanyagcella hosszának legfeljebb feléig érj, célszerűen a hővezető elem a 10 tüzelőanyagcella hjSSsó részéből legfeljebb 5 mm-es szakaszt borít vagy ffed 41 át, de ez a szakasz előnyösen 2-4 mm között van. Az így kialakított hasítékos hővezető elemek nem befolyásolják károsan a 10 tüzelőanyagcella égési karakterisztikáját Feladatuk továbbá a 10 tüzelőanyagcella kiégése után a kialvás meggyorsítása, mivel a hővezető elem ilyenkor hőcsapdaként működik. A 12 fémes kapszula vagy hasonló hővezető elem felépítése olyan, hogy a dohányipari tennék meggyújtott végéből a 10 tüzelőanyagcella tartalmának elfogyása után sem áll ki.

A találmány szerinti dohányipari termékben alkalmazott szigetelő elemek általában kívánt rugalmas szerkezetű 16 köpenyt képeznek, amely a szigetelő anyag egy vagy több rétegét tartalmazza. A 16 köpeny vastagsága általában 0,5 mm-nél nagyobb, célszerűen az alsó határ kb. 1 mm. A 16 köpeny célszerűen a 10 tüzelőanyagcella hosszának legalább feléig, adott esetben végéig terjed. Még előnyösebben ez a nigalmas anyagú 16 köpeny a 10 tüzelőanyagcella teljes kerületét körbefogja és azon túlnyúlóan az aeroszolgenerátor kapszulájáig szintén elér. Az 1, ábrán bemutatott módon különböző anyagok használhatók arra, hogy a dohányipari termék említett két összetevőjét egymástól elválasszuk, mégpedig az egymástól való szigetelés létrehozása mellett.

A szigetelő anyagok különösen kedvező fajtái a 10 tüzelőanyagcella esetében a kerámia alapú, vagy üveg11

-111

HU 203 961 Β bői készült szálak. A javasolt üvegszálak között említhetjük az Owens Corning Fiberglass Corp. (Toledo, Ohio) által gyártott 6432 és 6437 jelű kísérleti anyagokat, amelyek lágyulási pontja 650 ’C körül van. A szigetelő anyagok más típusai szintén használhatók, különösen az éghetetlen szerves anyagok.

Az aeroszol szállítási intenzitásának maximalizálása céljából, annak elkerülésére, hogy az aeroszol áramát a radiális irányú, tehát oldalirányban kívülről behatoló levegő felhígítsa, a találmány szerinti dohányipari terméket porozitástól mentes papírral lehet bevonni, amely az aeroszolgenerátortól a 22 szívókarészig terjedően van kialakítva.

Az említett célra különböző funkcionális követelmények betartása mellett a dohányiparban, illetve a papíriparban ismert különböző papírtípusok és ezek keverékei alkalmasak. A találmány kidolgozása során kedvező eredményeket értünk el az RJR Archer cég 80560-36 cigarettapapírjával, az Ecusta cég 646 jelű termékével, illetve ugyanannak a cégnek a 30637-801 12001 jelű és a Kimberly-Clark Corp. P850-186-2, P1487-184-2, valamint P-1487-125 jelű papírjaival.

A találmány szerinti dohányipari termék előnyős kiviteli alakjainál az aeroszolt az egyszerű kémiai összetétel jellemzi. Alapvető összetevői a levegő, a szén oxidjai, az aeroszolképző anyagok, amelyek között illékony íz- és illatanyagok vannak, a víz, valamint más vegyületek nyomokban jelen levő mennyiségei. A találmány szerinti dohányipari termékkel előállított nedves szemcsés aeroszoláram mutagén aktivitása az Ames-féle ellenőrzési módszer szerint nem áll fenn, vagyis nem állapítható meg olyan dózisnagyság, amelynél a találmány szerint javasolt dohányipari termékek által generált aeroszol hatásának kitett standard mikroorganizmusok között az átlagtól eltérő számú átalakult egyedet hozna létre. Az Ames-féle teszt kidolgozása során az a feltételezés, hogy a megváltozott egyedek számának növekedése a vizsgált anyagban mutagén jellegű összetevők jelenlétét biztosítják.

A találmány szerinti dohányipari termékek egy további előnye az, hogy lényegében hamumentes égés zajlik le. A hagyományos cigarettával összehasonlítva a hamuszerű égéstermékek mennyisége elenyésző. Ha a 10 tüzelőanyagcella szén alapú anyagból készül, elégése során majdnem teljes mértékben szén-dioxiddá alakul, a szén tisztaságától függően a képződött hamu mennyisége minimális és ezért nincs szükség a hamu leverésére a javasolt dohányipari termék élvezetekor,

A találmány szerinti javított borítással ellátott dohányipari termék elsősorban cigaretta jellegű termékek előállításánál vehető figyelembe.

A továbbiakban elsősorban a 24 továbbító elem beépítésével javított 22 szívókarész előállítását, illetve alkalmazását mutatjuk be konkrét kiviteli példák alapján, amelyek a találmány lényegének jobb megvilágítására szolgálnak és egyáltalában nem céljuk a megvalósítási lehetőségek határait kijelölni. Az alábbiakban megadott százalékos arányok, hacsak mást nem tartalmaz a szöveg, tömegszázalékot jelentenek, míg a hőmérsékletet Celsius-fokokban határozzuk meg.

/. példa

Az 1. ábrán bemutatott dohányipari termékhez hasonló felépítésű terméket készítettünk a következő módon:

A) 10 tűzelőanyagcella előkészítése mm hosszú és 4,5 mm külső átmérőjű 10 tüzelőanyagcellát készítettünk, mégpedig 90 tömeg% szenet, 9 tömeg% nátrium-karboxi-metil-celluíózt (SCMC), mint kötőanyagot és 1 tömeg% kálium-karbonátot (K₂CO₃) tartalmazó keverékből, amelynek látszólagos sűrűsége 0,86 g/cm³ volt.

A szenet a Grand Prairie Canadian Kraft jelű keményfából készült papír gipszmentes mintájának karbonizálásával állítottuk elő. Az anyagot. 10 °C/h növekedési sebességgel emelt hőmérsékletű nitrogénatmoszférába helyeztük és a hőmérsékletet 750 ’C eléréséig emeltük.

A nitrogénatmoszféra fenntartása mellett a karbonizált anyagot ezt követően hagytuk 35 ’C-ra lehűlni, majd a szenet átlagosan 0,074 mm-es szemcsékből álló anyaggá őröltük. Az így porított szénből az illékony összetevőket 850 ’C hőmérsékletre való hevítéssel távolítottuk el. Ez utóbbi folyamatot ugyancsak nitrogénatmoszférában hajtottuk végre.

A porított anyagot 35 ’C-ot nem meghaladó hőmérsékletre hevítettük, majd a szenet tovább őröltük, olyan frakciót állítottunk elő, amelynek szemcséi a 0,150 μτη tartományba eső nagyságúak voltak.

Az így kapott finom porból kilenc részt egy rész, a Hercules Corp. által gyártott (Wilmington, Delaware) 7HF SCMC jelű kötőanyaggal kevertük össze, a keverékhez 1 tömeg% kálium-karbonátot adtunk, majd víz hozzáadagolása mellett nehezen keverhető pasztát állítottunk elő.

A pasztából a 10 tüzelőanyagcellát úgy készítettük el, hogy abban a középponti tartományban hét, egyenként 0,5 mm átmérőjű, a kerület mentén hat, egyenként 0,25 mm átmérőjű 11 nyílás legyen. A középponti 11 nyílások között a távolság nagyjából 0,2 mm volt, míg a tüzelőanyagcella kerülete és a külső 11 nyílások között 0,22 mm-es távolságot biztosítottunk. Ezek a távolságok és az elrendezés az 1A) ábrán látható módon alakultak.

A kapott 10 tüzelőanyagcellákat közvetlenül extrudálás után nitrogénatmoszférában 900 ’C hőmérsékleten 3 órán keresztül kiégettük.

B) Szórással szárított kivonat

Levegőáramban szárított dohányleveleket közepes finomságúra daráltunk, majd rozsdamentes acélból készült tartályban belőle vízzel kivonatot készítettünk. Ennek során 1 liter vízre 150 g dohány jutott. A kivonatot mechanikai keveréssel állítottuk elő szobahőmérsékleten, a keverés ideje 3 óra volt. A keveréket ezt követően centrifugáltuk, a benne levő szilárd részecskéket ezzel eltávolítottuk, majd a vizes kivonatot hagyományos fii vőkás szárító berendezésbe vezettük, például az Anhydro Corp. által gyártott Anhydro 1 jelű készülékbe, amelynél a belépő levegő hőmérséklete

-121

HU 203 961 Β időben a 215 °C. A szárító kimenetén közvetlenül a száraz por alakú dohánykivonatot gyűjtöttük össze, amelynek hőmérséklete a 82 °C.

C) Színtereit alumínium-oxid készítése

A W. R. Graee & Co, cég nagy, 280 m²/g fajlagos felületű alumínium-oxidjából 0,84-1,41 mm nagyságú szemcsékből álló frakciót készítettünk, amelyet 1475 °C hőmérsékleten 1 órán keresztül szintereltünk. A színtereit anyagot átmostuk és szobahőmérsékleten szárítottuk. Ezt követően két lépésben a színtereit alumínium-oxidot a következő felsorolásban említett anyagokkal, azok ott megadott részarányával elegyítettük:

/. táblázat

Alumínium-oxid 68,11 tömeg%

Gliceriu 19,50 tőmeg%

Szárított dohányextraktum 8,19 tömeg%

HFCS (invertcukor, a Hercules

Cotp., Wilmington, DE terméke) 3,60 tömeg%

Kakaókivonat 0,60 tömeg%

Összesen 100,00 törreg%

Az első lépésben a szórással szárított dohánykeveréket kis mennyiségű vízzel kevertük össze. Az így kapott zagyot az alumínium-oxid hordozóra vittük fel, a részecskéket addig keverve, amíg a zagyot az alumínium-oxid egyenletesen be nem fogadta. Az így kezelt alumínium-oxidot ezt követően szárítottuk, nedvességtartalmát 1 tömeg% részarány eléréséig csökkentettük. Az előállítás második lépésében az előzőek szerint kezelt alumínium-oxidot a táblázatban felsorolt többi összetevővel addig kevertük, amíg a folyadékot az alumínium-oxid hordozó teljes mértékben felvette.

D) Összeállítás

Mélyhúzott alumíniumból készítettük el az 1. ábra szerinti dohányipari termékben felhasználásra kerülő 12 fémes kapszulát Ennek átlagos falvastagsága átlagosan 0,01 mm, hosszúsága 30 mm volt külső átmérőjét 4,5 mm-re választottuk. A fémes kapszula, mint konténer hátsó részét két 20 hasítékos járat, egyenként 0,65x3,45 mm nagyságú, egymástól 1,14 mm távolságon fekvő nyílástól eltekintve lezártuk és így teremtettük meg az aeroszol áramlásának útját a fogyasztóhoz. A 12 fémes kapszulát az előzőekben ismertetett aeroszolképző szubsztrátum mintegy 330 mg-jával töltöttük meg. Az előzőekben bemutatottakkal összhangban elkészítettük a 10 tüzelőanyagcellát a kitöltött 12 fémes kapszula nyitott végébe mintegy 3 mm mélységig toltuk be.

E) Szigetelő 16 köpeny

A10 tüzelőanyagcellából és a 12 fémes kapszulából álló együttest a 10 tüzelőanyagcellánál 10 mm hosszú, üvegszálból készült 16 köpennyel vettük körbe. A 16 köpeny anyaga lényegében az Owens Corning cég 6437 jelű, mintegy 650 °C lágjgilási ponttal jellemzett üvegszála volt, amelyhez kötőanyagként 3 tömeg% pektint adagoltunk. Az üvegszálakból 7,5 mm átmérőjű 16 köpenyt készítettünk. Ezt követően az üvegszálból álló 16 köpenyt a Kimberly-Clark cég P780-63-5 jelű kísérleti papírjával vettük körbe.

F) Dohány 18 borítás

Mintegy 7,5 mm átmérőjű és 28 mm hosszú, külső felületén a Kimberly Clark cég P1487-125 jelű papírjával körbevett dohányrudat úgy alakítottunk át, hogy benne mintegy 4,5 mm átmérőjű hosszirányú járatot hoztunk létre.

G) összeállítás

A külső 16 köpennyel ellátott és a 19 tüzelőanyagcellát, valamint a 12 fémes kapszulát tartalmazó együttest az F. szerinti dohány 18 borításba helyeztük el úgy, hogy az üvegszálak homlokfelületével a dohány 18 borítás érintkezzen. Az üvegszálat és a dohányt külső borítással egyesítettük, amely mind a 10 tüzelőanyagcellát, mind a szigetelő 16 köpenyt mind pedig a bevonattal ellátott dohány 18 borítást körbefogta. Erre a célra a Kimberly Clark cég P1468-65-2 jelű papírját használtuk. Ez az anyag mintegy 42,5 g/m² fajlagos sűrűségű volt és porozitására a már említett CORESTA módszerrel mérve 0,13 m/min (0,22 cm/s) levegőáramlási sebesség volt jellemző. A külső borítórétég anyaga 70 tömeg% szulfátos cellulózpép, 8 tömeg% attapulgit agyag, 4 tömeg% titán-dioxid, 18 tömeg% üveg és égést elősegítő adalékként mintegy 5 tömeg% kalcium-szukcinát volt, amit kis mennyiségű (legfeljebb 0,1 tömeg%) ízanyaggal egészítettünk ki. A

Az 1. ábra szerinti felépítésű szívókarészt két ^akasz egyesítésével állítottuk össze. Az egyik 10%m hosszú, 7,5 mm átmérőjű, a 12 fémes kapszula közelébe kerülő 24 továbbító elem, amely a Kimberly-Qark Corp. P144-185-GAPF jelű sík dohánylapjábói készült és ezt a fémes kapszula szomszédságában elrendezett, a Kimberly-Clark cég által gyártott P850-186-2 jelű papír fogta körbe. A másik szakaszt 30 mm hosszú,

7.5 mm átmérőjű hengeres szegmens alkotta, amelyben a hőre lágyuló propilénből fröccsöntéssel készült szálak szövés nélküli hevedert alkottak. Ezt a KimberlyClark Corp. PP-100-F jelű műanyagjából állítottuk elő, majd az ugyancsak a Kimberly-Clark cég által gyártott P1487-184-2 jelű papírral vettük körbe.

Az 50 széntöltésű lapszerű anyagot úgy készítettük elő, hogy a Kimberly-Clark Corp. által P144185-GAPF típusjel alatt szállított papírmasszába 17 tömeg% P-CB-G jelű aktivált szenet jutattunk, amely a Calgon Carbon Corporation terméke. Az így kapott anyagot lapszerű formába hoztuk, mintegy

4.5 tömeg% mentoltartalmú ízanyagot juttattunk belső szerkezetébe, mégpedig érintkeztetéses módszerrel. A 22 szívókarész mindkét szakaszát úgy állítottuk elő, hogy a dohánytartalmú papírt és a műanyag szálakból álló, a filter alapját képező anyagot a már ismertetett kettős kúpos formázó rendszeren (3. és 3A) ábra] vezettük át. A két szakaszt úgy egyesítettük, hogy a Kimberley-Clark Corp. által gyártott

-131

HU 203 961 Β

P850-186-2 jelű papírral együttesüket körbetekercseltük.

Az így nyert 22 szívókarészt a megfelelő borítással bevont 10 tüzelőanyagcellával, illetve a 12 fémes kapszulával egy termékké egyesítettük, mégpedig az Ecusta cég 30637-801-12001 jelű papírjával való körbetekercseléssel.

A fentiek szerint előállított dohányipari terméket ezt követően vizsgálatnak vetettük alá. Ennek végeredményeként megállapítható volt, hogy a mentol, illetve az aeroszolképző anyagok termikus lebomlása nem következett be, legalábbis nem olyan mértékben, hogy az kellemetlen mellékízt idézett volna elő. A terméket összehasonlítottuk a kereskedelmi forgalomban hozzáférhető különböző mentolos cigarettákkal, megállapítható volt hogy az ízhatás, a mentol szállítása hasonló mértékű a két terméknél.

II. példa

Az 1. példában bemutatottal azonos módon hasonló cigaretta jellegű készítményeket hoztunk létre, hogy megvizsgáljuk a mentol migrációs folyamatát eredeti helyétől a 10 tüzelőanyagcella felé. Ehhez 10 napos vizsgálati időszakot választottunk, amikor is 45 tf% relatív nedvességtartalmú és 24 °C hőmérsékletű levegő környezetet biztosítottunk a tennék raktározásához. A különböző cigarettákat nagyjából azonos mennyiségű mentollal töltöttük fel. Az A) és B) jelű cigarettáknál a mentolt közvetlenül a dohányköpetbe vittük be és ugyanúgy az aeroszolt hordozó szubsztrátumban is elhelyeztük. A C) és D) jelű cigarettáknál a mentollal a Kimberley Gark Corp. P144-185-GAPF jelű dohánypapírját telítettük, amelyet lapszerű anyagként hoztunk létre. Ez a papír az aeroszolgenerátor és a filter között helyezkedett el. Az E) jelű cigarettánál a mentol műanyag jellegű ágyazaton helyezkedett el, amelyet NFM típusjel alatt az NSZK-beli Narrden Flavor House nevű cég forgalmaz. Ezeket az ágyazatokat olyan üregben helyeztük el, amelyet a filterben alakítottunk ki. Az F) jelű cigarettánál a mentolt kísérleti jellegű szivacsanyagba ágyaztuk (ez az Advanced Polymer Systems CH-43-16 jelű terméke volt) és ezt a P-144-185-GAPF jelű dohánypapírba építettük be. Ez is szén nélküli lapszerű anyagot jelentett, amelyet az aeroszolgenerátor és a filter között helyeztünk el. A G) jelű cigarettát a jelen találmány szerint alakítottuk ki, a mentol széntőltésű lapszerű anyagból álló 10 mm hosszú továbbító elemben volt abszorbeálva, ez a szegmens szintén az aeroszolgenerátor és a filter között helyezkedett el. A vizsgálati eredményeket a 2. ábra szemlélteti, ahol a függőleges tengelyen az előbb említett cigarettatípusok megjelölése szerepel, míg a vándorlás mértékét a vastag fekete vonal jellemzi. A függőleges tengelyen a 10 tüzelőanyagcellába átvándorolt mentolmennyiség (mg) van megadva.

Mint a 2. ábrán jól látható, az ismert felépítésű dohányipari termékeknél a mentol lényegében akadálytalanul vándorol a 10 tüzelőanyagcella felé, míg a jelen találmány szerinti megoldásnál ez a vándorlás elhanyagol14 ható mértékű. A vizsgálati eredmények számszerű adatait a következő táblázatban mutatjuk be:

II. táblázat

Ámentől mennyiségének változása 10 napos tárolás során különböző típusú cigerettáknál

Típus	Kezdeti mentol tartalom, tömeg%	Mentol mennyisége a tüzelőanyagcellában, mg	Átvitt mentol- mennyiség, tömegé
maximum	minimum	átlag
A	3,9	0,58	0,47	0,54	14
B	3,9	0,52	0,50	0,51	13
C	1,5	0,20	0,17	0,í8	12
D	2,0	0,19	0,16	0,17	8,5
E	nincs adat	0,17	0,12	0,14	nincs adat
F	2,2	0,09	0,07	0,09	2.2
G	4,0	0,006	0,005	0,005	0,1

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (25)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Dohányipari termék, amelyben tüzelőanyagcella átmenő járatainak kimenetével tokozásban elrendezett, legalább egy aeroszolképző összetevőt tartalmazó szubsztrátumot befogadó, fizikailag a tüzelőanyagcellától elválasztott aeroszolgenerátor bemenete közlekedik, míg az aeroszolgenerátor kimenete filterrel és továbbító elemmel kialakított szívókarész bemenetével kapcsolódik, azzal jellemezve, hogy a továbbító elem (24) legalább egy ízanyagot hordozó, 50 széntőltésű lapszerű anyagból van kiképezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a továbbító elem (24) bemenete az aeroszolgenerátorhoz (14) kapcsolódóan van kiképezve, kimenete a hőre lágyuló műanyag szálakból álló, szövés nélküli szövedékből készült filterhez (26) van csatlakoztatva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 széntöltésű lapszerű anyag henger alakú elemként van kiképezve.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 széntöltésű lapszerű anyag tépéssel létrehozott részekből áll.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 szén töltésű lapszeril anyag széntartalma 5 és 75 tömeg% között van.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 széntöltésű lapszeril anyag széntartalma 10 és 40 tömeg% között van.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 széntőltésű lapszerű anyag széntartalma 15 és 30 tömeg% között van.

   -141

   HU 203 961 Β
8. 8. Az 1-7. igénypontok bámielyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy ízanyagként 0,01-6 tömeg% mentolt tartalmaz.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy ízanyagként

   3- 6 tőmeg% mentolt tartalmaz.
10. 10. Az 1-8. igénypontok bámielyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy ízanyagként

    4- 5 tömeg% mentolt tartalmaz.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bámielyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy az 50 szén töltésű lapszerű anyag dohánytartalmú papírból és aktivált szénből van kiképezve.
12. 12. A 11. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az 50 széntöltésű lapszerű anyag mintegy 65 tömeg% dohányt tartalmaz.
13. 13. A 3-12. igénypontok bámielyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a továbbító elem (24) az 50 széntöltésű lapszerű anyagot tartalmazó 5-30 mm hosszú henger.
14. 14. A 13. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a továbbító elem (24) az 50 széntöltésű lapszerű anyagot tartalmazó 5-15 mm hosszú henger.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátortól (14) fizikailag elválasztott legfeljebb 30 mm hosszú tüzelőanyagcellával (10) van kiképezve.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátor (14) a tüzelőanyagcellával (10) konduktív hővezetéses kapcsolatban áll.
17. 17. A 16. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátort (14) és a tüzelőanyagcellát (10) összekötő hővezető elemet tartalmaz.
18. 18. A 16. vagy 17. igénypont szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcellát (10) legalább részben körbevevő hővezető elemet tartalmaz.
19. 19. A 16-18. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátort (14) legalább részben körbevevő hővezető elemet alkalmaz.
20. 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátortól (14) fizikailag elválasztott széntartalmú tüzelőanyagcellával (10) van kiképezve,
21. 21. Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátortól (14) fizikailag elválasztott, legfeljebb 30 mm hosszú és legalább 0,85 g/cm³ sűrűségű tüzelőanyagcellával (10) van kiképezve.
22. 22. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátortól (14) fizikailag elválasztott, legalább részben szigetelő elemmel (16) körbevett tüzelőanyagcellát (10) tartalmaz.
23. 23. A 22. igénypontok szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a szigetelő elem (16) a tüzelőanyagcellán (10) rugalmas, szálas, tűzálló anyagból kiképzett legalább 0,5 mm vastag réteget alkot.
24. 24. Az 1-23. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerútort (14) legalább részben körbevevő szigetelő borítást tartalmaz.
25. 25. A 24. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a szigetelő borítás dohánytartalmú köpenyként (18) van kiképezve.