JP2007535929A - Selective filtration of tobacco smoke using chitosan derivatives. - Google Patents
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Abstract
キトサン誘導体から構成される高表面積質量比を有する多孔性樹脂を含む喫煙品用フィルター。好ましい態様は、グルタアルデヒドまたはグリオキサールで架橋されたキトサンなどが挙げられる。このキトサン誘導体は、紙巻きタバコ煙の選択的ろ過、特にアルデヒド、シアン化水素、重金属およびカルボニルなどを除去する。 A smoking article filter comprising a porous resin having a high surface area mass ratio composed of a chitosan derivative. Preferable embodiments include chitosan crosslinked with glutaraldehyde or glyoxal. This chitosan derivative removes selective filtration of cigarette smoke, especially aldehydes, hydrogen cyanide, heavy metals and carbonyls.
Description
本発明は、タバコ煙フィルターに関する。より具体的には本発明は、タバコ煙からの望ましくない成分を選択的に除去できる紙巻きタバコ用フィルターに関する。 The present invention relates to a tobacco smoke filter. More specifically, the present invention relates to a cigarette filter that can selectively remove undesirable components from tobacco smoke.
タバコ煙用フィルターとして種々の材料が当業界で提案されている。このようなフィルター材料としては、コットン、紙、セルロースアセテートおよび特定の合成物質などが挙げられる。しかしながら、これらのフィルター材の多くは、タバコ煙からの粒状物、タールおよび凝縮性成分の除去にしか効果的でない。この業界には煙の望ましくない成分の除去および煙がろ過床または他の反応性媒体を通過する際に反応を生じさせるろ過技術および材料が数多く存在する。従来のフィルターが直面している問題点としては、反応性ろ過表面および材料の使用時の閉塞および消費または効果の低減などがある。 Various materials have been proposed in the industry as filters for tobacco smoke. Examples of such filter materials include cotton, paper, cellulose acetate, and specific synthetic substances. However, many of these filter media are only effective in removing particulate, tar and condensable components from tobacco smoke. There are a number of filtration techniques and materials in the industry that remove undesirable components of smoke and cause a reaction when the smoke passes through a filter bed or other reactive medium. Problems faced by conventional filters include clogging and reduced consumption or effectiveness when using reactive filtration surfaces and materials.
セルロースアセテートトウまたは紙などのフィラメント状または繊維状の材料からなるフィルターは、タバコ煙の粒状相成分の除去にはある程度の効果がある。しかしながらこれらの材料は、シアン化水素、アルデヒド、カルボニル、金属および硫化物などのタバコ煙の蒸気相の特定の気体成分の除去にはほとんどまたは全く効果がない。これらの揮発性成分は、ある好適な表面の吸着、吸収または化学反応によって除去することができる。 A filter made of a filamentous or fibrous material such as cellulose acetate tow or paper has a certain effect on the removal of the particulate phase component of tobacco smoke. However, these materials have little or no effect on the removal of certain gaseous components of the tobacco smoke vapor phase, such as hydrogen cyanide, aldehydes, carbonyls, metals and sulfides. These volatile components can be removed by some suitable surface adsorption, absorption or chemical reaction.
吸収材および吸着材として作用することが知られているいくつかの物質としては、活性炭、多孔性無機物およびイオン交換樹脂などがある。多孔性構造のイオン交換樹脂は、ある程度の効果があることが確認されているが、その効力は、喫煙中、活性炭および多孔性無機物と同じように減少する。これはイオン交換樹脂が飽和状態になり、よって徐々に不活性化されることによって生じる、または捕獲された物質の熱脱離による吸着材の開放によって生じる。 Some materials known to act as absorbents and adsorbents include activated carbon, porous inorganics and ion exchange resins. Porous structure ion exchange resins have been found to be effective to some extent, but their efficacy decreases in the same way as activated carbon and porous minerals during smoking. This can be caused by the ion exchange resin becoming saturated and thus gradually inactivated, or by opening the adsorbent by thermal desorption of the trapped material.
大半が第３アルコールまたは第４級アンモニウム基から構成される樹脂は、タバコ煙のアルデヒドの除去には適していないことが判っている。またキトサンおよび最大数のアミノ基を有するキトサンも効果的でないことが判明している。これらの材料の問題点として、これらの材料では低圧力差または傾度で連続した煙の流れが得られるろ過媒体を供することができないということがある。選択的ろ過媒体による他の問題点も判明している。例えば、グリシンなどの特定のアミノ酸を使用した場合、タバコ煙中のアルデヒドを効果的に除去できることが判っている。しかしながらグリシンは、タバコ煙中のホルムアルデヒドの量を減少させることができるが、紙巻タバコフィルターの製造において適していないことが判っている。さらにアミノ酸の使用は、貯蔵中のアンモニア臭の放出の原因となる。 It has been found that resins composed mostly of tertiary alcohols or quaternary ammonium groups are not suitable for removal of tobacco smoke aldehydes. Chitosan and chitosan having the largest number of amino groups have also been found to be ineffective. A problem with these materials is that they cannot provide a filtration medium that provides a continuous smoke flow with a low pressure differential or gradient. Other problems with selective filtration media have also been found. For example, it has been found that the use of certain amino acids such as glycine can effectively remove aldehydes in tobacco smoke. However, glycine can reduce the amount of formaldehyde in tobacco smoke, but has been found to be unsuitable for the manufacture of cigarette filters. In addition, the use of amino acids causes the release of ammonia odor during storage.
キトサンは、フィルター媒体としての物理的特性を持ち、望ましくない煙成分を効果的に吸着および吸収することができ、紙巻タバコフィルターとして優れた性能をもたらすことができる化学組成を有するように化学的に変性することが可能であることを発見した。 Chitosan has chemical properties that have physical properties as a filter medium, can effectively adsorb and absorb undesirable smoke components, and can provide superior performance as a cigarette filter. It was discovered that it can be denatured.
したがって、本発明の目的は、紙巻きタバコ用フィルター構造体を提供することであり、より具体的には上述したような従来技術による欠陥または不都合が生じることなく、シアン化水素、アルデヒド、カルボニル、金属および硫化物などのタバコ煙の蒸気相の望ましくない気体成分を選択的に除去することができる紙巻タバコ用フィルターを提供することを目的としている。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a filter structure for cigarettes, and more specifically, hydrogen cyanide, aldehydes, carbonyls, metals and sulfides without the deficiencies or disadvantages of the prior art as described above. It is an object of the present invention to provide a cigarette filter capable of selectively removing undesirable gaseous components of the vapor phase of tobacco smoke, such as objects.
また本発明は、架橋されたキトサンからなる多孔性樹脂を具体化した新規な紙巻きタバコおよびフィルターを提供することも目的としている。 Another object of the present invention is to provide a novel cigarette and a filter embodying a porous resin composed of crosslinked chitosan.
またさらに喫煙品の選択的な煙のろ過のために高い表面−容量比を有し、かつ、反応性アミノ基の数が少ない架橋されたキトサン反応性材料を提供することも目的としている。 It is a further object to provide a crosslinked chitosan-reactive material having a high surface-volume ratio and a low number of reactive amino groups for selective smoke filtration of smoking articles.
本発明では、タバコ煙フィルターは、シアン化水素、アルデヒド、カルボニル、金属および硫化物などの望ましくない揮発性のタバコ煙成分の除去のための吸着／吸収材を含む。具体的には本発明は、グルタアルデヒドで架橋されたキトサンおよびグリオキサールで架橋されたキトサンからなるタバコ煙を効果的にろ過する化合物に関する。 In the present invention, the tobacco smoke filter includes an adsorbent / absorbent material for the removal of undesirable volatile tobacco smoke components such as hydrogen cyanide, aldehydes, carbonyls, metals and sulfides. Specifically, the present invention relates to compounds that effectively filter tobacco smoke consisting of chitosan cross-linked with glutaraldehyde and chitosan cross-linked with glyoxal.
キトサンは、グルタアルデヒドまたはグリオキサールで架橋され、表面積−質量比が高い多孔性樹脂を形成し、紙巻きタバコから発せられる煙の選択的ろ過、特にアルデヒド、シアン化水素、カルボニル、硫化物および金属などの望ましくない煙成分を除去する。 Chitosan is crosslinked with glutaraldehyde or glyoxal to form a porous resin with a high surface area-to-mass ratio and selective filtration of smoke emanating from cigarettes, especially aldehydes, hydrogen cyanides, carbonyls, sulfides and metals are undesirable Remove smoke components.
キトサンは、甲殻類の外骨格に見られる多糖類であるキチンの脱アセチル化によって得られる線状ポリグルコサミンポリマーである。またキチンは、昆虫にも存在し、それよりも少量ではあるが他の多くの動物および植物にも存在する。キチンは、化学的構造においてセルロースと類似の２−デオキシ、２−アセチル−アミノグルコースの線状ポリマーである。キチンは、強い無機酸を除いて、殆ど全ての媒体に不溶であり、アセチル化されたアミノ基により相対的に不活性である。 Chitosan is a linear polyglucosamine polymer obtained by deacetylation of chitin, a polysaccharide found in crustacean exoskeletons. Chitin is also present in insects and is present in many other animals and plants to a lesser extent. Chitin is a linear polymer of 2-deoxy, 2-acetyl-aminoglucose similar in chemical structure to cellulose. Chitin is insoluble in almost all media except for strong inorganic acids and is relatively inactive due to acetylated amino groups.
キチンは、強アルカリによる処理によって脱アセチル化されると、キトサンになり、ポリマーにおける各グルコース構築ユニットのための１つの自由アミノ基を含む。キトサンは、まだ長鎖線状ポリマーであるが、高反応性カチオン性ポリ−電解質材料となる。そして蟻酸、酢酸、酒石酸、クエン酸などの単純な有機酸によって塩を形成し、このような酸の希釈水溶液に可溶となる。キトサンは、無毒であり、かつ、生物分解性であり、クロマトグラフィー、ドラッグデリバリおよび化粧品などの多くの用途に役にたつことが判っている。 Chitin, when deacetylated by treatment with strong alkali, becomes chitosan and contains one free amino group for each glucose building unit in the polymer. Chitosan is still a long chain linear polymer, but becomes a highly reactive cationic poly-electrolyte material. Then, a salt is formed with a simple organic acid such as formic acid, acetic acid, tartaric acid, citric acid, etc., and it becomes soluble in a dilute aqueous solution of such an acid. Chitosan is non-toxic and biodegradable and has proved useful in many applications such as chromatography, drug delivery and cosmetics.
多孔性のキトサン樹脂は、位相反転法によって形成される。これは、酸性水溶液などの好適な溶媒にフレークまたはパウダー状のキトサンを溶解し、塩基水溶液中でコアセルベーションすることによって水で膨張したキトサンゲルビーズを形成することによって行われる。このビーズは、グルタアルデヒドまたはグリオキサールを用いて架橋されることによって機械強度が増し、溶解しにくくなる。この濡れたビーズは、凍結乾燥され、多孔性の架橋樹脂が得られる。乾燥は、真空乾燥または空気乾燥でもよい。 The porous chitosan resin is formed by a phase inversion method. This is done by dissolving flakes or powdered chitosan in a suitable solvent, such as an acidic aqueous solution, and forming chitosan gel beads swollen with water by coacervation in an aqueous base. These beads are cross-linked with glutaraldehyde or glyoxal to increase mechanical strength and are difficult to dissolve. The wet beads are freeze-dried to obtain a porous crosslinked resin. Drying may be vacuum drying or air drying.
また多孔性樹脂は、熱誘起相分離法を用いて製することも可能である。この方法は、酢酸水溶液などの好適な溶媒にフレーク状またはパウダー状のキトサンを溶解し、この溶液をメタノールなどの非溶媒に加え、得られた溶液を凍結したビーズが得られる凍結点より低い温度に冷却することによって行われる。これらのビーズは、塩基によって中和され、キトサン樹脂の最終的な物性を変性するためにグルタアルデヒドまたはグリオキサールによって架橋される。得られたビーズは、凍結乾燥され、多孔性の架橋されたキトサン樹脂が得られる。乾燥は、真空乾燥または空気乾燥でもよい。 The porous resin can also be produced using a thermally induced phase separation method. This method involves dissolving flaky or powdered chitosan in a suitable solvent such as aqueous acetic acid, adding this solution to a non-solvent such as methanol, and lowering the temperature below the freezing point at which the resulting beads are frozen. Done by cooling. These beads are neutralized with a base and cross-linked with glutaraldehyde or glyoxal to modify the final physical properties of the chitosan resin. The resulting beads are lyophilized to obtain a porous cross-linked chitosan resin. Drying may be vacuum drying or air drying.
これらの方法で製せられた架橋された樹脂は、反応性アミノ基の数が減少している。この少ない数のアミノ基は、グルタアルデヒドまたはグリオキサールによる架橋によるものである。このように反応性アミノ基の少ない上述の本発明は、タバコ煙のシアン化水素およびホルムアルデヒドを選択的に除去するということは驚異的な発見である。また反応性アミノ基の少ない架橋されたキトサンは、最大数のアミノ基が採用されている従来技術より、大きい選択的除去活性を示すという驚異的な発見をした。 Crosslinked resins made by these methods have a reduced number of reactive amino groups. This small number of amino groups is due to crosslinking with glutaraldehyde or glyoxal. It is a surprising discovery that the above-described present invention with such a low reactive amino group selectively removes hydrogen cyanide and formaldehyde from tobacco smoke. The cross-linked chitosan with less reactive amino groups was also surprisingly found to exhibit greater selective removal activity than the prior art where the maximum number of amino groups was employed.
本発明の多孔性樹脂は、種々の方法で紙巻きタバコに組み込まれる。この樹脂は、繊維状材、フィラメント状材およびペーパー材で構成される複数のフィルターセクション間に分散させてもよい。またこの樹脂は、フィルタートウに分散させてもよい。またはこの樹脂をフィルターセクションのフィルター床に配置し、このフィルター床に沿って包んでもよい。またこの樹脂をチッピング紙、成形されたペーパーインサート、プラグ、スペース、さらにはフリーフロースリーブ（free-flow sleeve）などの紙巻きタバコフィルターの一部に組み込んでもよい。 The porous resin of the present invention can be incorporated into cigarettes in various ways. This resin may be dispersed between a plurality of filter sections composed of a fibrous material, a filamentous material, and a paper material. The resin may be dispersed in the filter tow. Alternatively, the resin may be placed on the filter floor of the filter section and wrapped along the filter floor. The resin may also be incorporated into part of a cigarette filter such as chipping paper, molded paper inserts, plugs, spaces, and even free-flow sleeves.
以下に本発明の実施例を示すが、これらはあくまで例示を目的としており、本発明を限定するものではない。これらの実施例は、キトサンビーズを調製するための２つの方法およびキトサンビーズを架橋するいくつかの方法を含む。これら全ての実施例でアミノ基の数が少ない多孔性の架橋されたキトサン樹脂ビーズが得られる。 Examples of the present invention will be described below, but these are for illustrative purposes only and do not limit the present invention. These examples include two methods for preparing chitosan beads and several methods for cross-linking chitosan beads. In all these examples, porous crosslinked chitosan resin beads with a low number of amino groups are obtained.
多孔性のキトサン樹脂を位相反転法により合成した。これは３．５％の酢酸に約２０グラムのキトサンフレーク（実用グレード）を溶解して７％のキトサン溶液を調製することによって行った。この混合物は、粘度が増加し、キトサンの添加が終了した時点でゲル化した。さらに酢酸で希釈することによって約３％のキトサンフレークの溶液が得られた。これによりキトサン溶液はより扱いやすい粘度になった。キトサンフレークを溶解するのに用いた酢酸の総量は、約６６５ミリリッターであった。その後この溶液を解けなかったものを分離するためにろ過した。それからこのキトサン溶液を２モルの水酸化ナトリウム沈殿溶液（precipitation bath）に滴下し、水で膨張したゲル状のビーズを得た。このゲル状ビーズをろ過し、中性になるまでｐHが約７の脱イオン水で洗浄した。 Porous chitosan resin was synthesized by phase inversion method. This was done by dissolving about 20 grams of chitosan flakes (practical grade) in 3.5% acetic acid to prepare a 7% chitosan solution. This mixture gelled when the viscosity increased and the addition of chitosan was completed. Further dilution with acetic acid gave a solution of about 3% chitosan flakes. This resulted in a more manageable viscosity for the chitosan solution. The total amount of acetic acid used to dissolve the chitosan flakes was about 665 milliliters. The solution was then filtered to separate the undissolved solution. Then, this chitosan solution was dropped into a 2 molar sodium hydroxide precipitation solution (precipitation bath) to obtain gel-like beads swollen with water. The gel beads were filtered and washed with deionized water having a pH of about 7 until neutral.
キトサンビーズを数時間２．５％のグルタアルデヒドの水溶液１リットル中に懸濁して不均一（heterogeneous）架橋させた。架橋後、ビーズをろ過し、過剰のグルタアルデヒドを除去するために暖かい脱イオン水で洗浄した。その後、ビーズを凍結乾燥させることにより、グルタアルデヒド架橋された多孔性の樹脂ビーズが得られた。この樹脂のBET表面積を測定したところ、約１２０ｍ２／ｇであった。この後、ビーズを挽き、篩にかけ、約１６から７０メッシュの粒子を得た。挽いた樹脂の表面積を分析したところ、大きな変化は見られなかった。篩にかけたサンプルのBET表面積を測定したところ、約１１７ｍ２／ｇであった。 Chitosan beads were suspended in 1 liter of an aqueous solution of 2.5% glutaraldehyde for several hours to allow heterogeneous crosslinking. After crosslinking, the beads were filtered and washed with warm deionized water to remove excess glutaraldehyde. Thereafter, the beads were freeze-dried to obtain porous resin beads crosslinked with glutaraldehyde. When the BET surface area of this resin was measured, it was about 120 m 2 / g. After this, the beads were ground and sieved to obtain particles of about 16 to 70 mesh. Analysis of the surface area of the ground resin showed no significant change. The BET surface area of the sieved sample was measured and found to be about 117 m 2 / g.
多孔性のキトサン樹脂を実施例１の位相反転法により合成した。この実施例では、キトサンの不均一架橋をキトサンビーズをグリオキサールの２．５％水溶液中に数時間、懸濁することによって行った。架橋後、ビーズを暖かい脱イオン水で洗浄し、過剰のグリオキサールを除去した。このビーズを凍結乾燥させ、グリオキサール架橋された多孔性の樹脂ビーズを得た。 Porous chitosan resin was synthesized by the phase inversion method of Example 1. In this example, heterogeneous crosslinking of chitosan was performed by suspending chitosan beads in a 2.5% aqueous solution of glyoxal for several hours. After crosslinking, the beads were washed with warm deionized water to remove excess glyoxal. The beads were freeze-dried to obtain glyoxal-crosslinked porous resin beads.
多孔性のキトサン樹脂を熱誘起相分離法によって調製した。４％のキトサン溶液を３．５％の酢酸にキトサンパウダー（Vensen Chemical社製、９２％脱アセチル化）を溶解することによって調製した。２０：８０のメタノール／水溶液に水酸化ナトリウム（２モル）の沈殿溶液を調製し、０℃に冷却した。キトサン溶液を沈殿溶液に軽く撹拌しながら滴下した。キトサン溶液を沈殿溶液に加えた後すぐにキトサンの沈殿が起こった。キトサン沈殿物を含む沈殿溶液を室温に戻した。得られたビーズをろ過し、ｐHが約７の脱イオン化水で中性になるまで洗浄した。 Porous chitosan resin was prepared by thermally induced phase separation method. A 4% chitosan solution was prepared by dissolving chitosan powder (Vensen Chemical, 92% deacetylated) in 3.5% acetic acid. A precipitated solution of sodium hydroxide (2 mol) in 20:80 methanol / water solution was prepared and cooled to 0 ° C. The chitosan solution was added dropwise to the precipitation solution with gentle stirring. Immediately after the chitosan solution was added to the precipitation solution, chitosan precipitation occurred. The precipitation solution containing the chitosan precipitate was returned to room temperature. The resulting beads were filtered and washed with deionized water having a pH of about 7 until neutral.
キトサンビーズの不均一架橋を１９８０ミリリットルの２．５％のグルタアルデヒド水溶液に約３９６グラムの濡れたビーズを数時間懸濁させて行った。架橋後、ビーズをろ過し、暖かい脱イオン水および冷たい脱イオン水で洗浄し、過剰のグルタアルデヒドを除去した。その後、ビーズを凍結乾燥してグルタアルデヒドで架橋された多孔性のキトサン樹脂ビーズが得られた。このビーズを挽いて、約１６から７０メッシュに篩い分けした。この樹脂のBET表面積を測定したところ、約２１０ｍ２／ｇであった。 The heterogeneous cross-linking of chitosan beads was performed by suspending about 396 grams of wet beads in 1980 milliliters of 2.5% aqueous glutaraldehyde for several hours. After crosslinking, the beads were filtered and washed with warm and cold deionized water to remove excess glutaraldehyde. Thereafter, the beads were freeze-dried to obtain porous chitosan resin beads crosslinked with glutaraldehyde. The beads were ground and sieved to about 16 to 70 mesh. The BET surface area of this resin was measured and found to be about 210 m 2 / g.
多孔性のキトサン樹脂を実施例３の熱誘起相分離法によって調製した。この実施例ではキトサンビーズの不均一架橋を約１３００ミリリットルの２．５％グリオキサール溶液に約２６１グラムの濡れたビーズを数時間、懸濁させて行った。架橋後、ビーズをろ過し、暖かい脱イオン水および冷たい脱イオン水で洗浄し、過剰のグリオキサールを除去した。その後、ビーズを凍結乾燥してグルタアルデヒドで架橋された多孔性のキトサン樹脂ビーズが得られた。このビーズを挽いて、約１６から７０メッシュに篩い分けした。この樹脂のBET表面積を測定したところ、約１４５ｍ２／ｇであった。 Porous chitosan resin was prepared by the thermally induced phase separation method of Example 3. In this example, the heterogeneous crosslinking of chitosan beads was performed by suspending about 261 grams of wet beads in about 1300 milliliters of 2.5% glyoxal solution for several hours. After crosslinking, the beads were filtered and washed with warm and cold deionized water to remove excess glyoxal. Thereafter, the beads were freeze-dried to obtain porous chitosan resin beads crosslinked with glutaraldehyde. The beads were ground and sieved to about 16 to 70 mesh. The BET surface area of this resin was measured and found to be about 145 m 2 / g.
多孔性のキトサン樹脂を実施例３の熱誘起相分離法によって調製した。この実施例ではキトサンビーズの不均一架橋をグルタアルデヒドとメタノールの溶液にビーズを数時間、懸濁させて行った。架橋後、ビーズをろ過し、エタノールで洗浄し、過剰のグルタアルデヒドを除去した。その後、真空乾燥してグルタアルデヒドで架橋された多孔性のキトサン樹脂ビーズを得た。 Porous chitosan resin was prepared by the thermally induced phase separation method of Example 3. In this example, heterogeneous cross-linking of chitosan beads was performed by suspending beads in a solution of glutaraldehyde and methanol for several hours. After crosslinking, the beads were filtered and washed with ethanol to remove excess glutaraldehyde. Thereafter, the resultant was vacuum-dried to obtain porous chitosan resin beads crosslinked with glutaraldehyde.
多孔性のキトサン樹脂を実施例３の熱誘起相分離法によって調製した。この実施例ではキトサンビーズの不均一架橋をグルタアルデヒドと水の溶液にビーズを数時間、懸濁させて行った。架橋後、ビーズをろ過し、エタノールで洗浄し、過剰のグルタアルデヒドを除去した。その後、真空乾燥してグルタアルデヒドで架橋された多孔性のキトサン樹脂ビーズを得た。 Porous chitosan resin was prepared by the thermally induced phase separation method of Example 3. In this example, heterogeneous crosslinking of chitosan beads was performed by suspending the beads in a solution of glutaraldehyde and water for several hours. After crosslinking, the beads were filtered and washed with ethanol to remove excess glutaraldehyde. Thereafter, the resultant was vacuum-dried to obtain porous chitosan resin beads crosslinked with glutaraldehyde.
これらの実施例で本発明のいくつかの態様の実施において使用した材料の量または濃度を特定しているとしても、本発明を実施するために広い範囲の濃度および量を用いてもよい。例えば、架橋剤溶液の濃度は、約０．１％から約５０％の範囲であってもよく、キトサン溶液の濃度は、約０．１％から約２０％の範囲であってもよく、酢酸溶液の濃度は、約０．１％から約１０％の範囲であってもよく、塩基溶液は、約１から約５モルの水酸化ナトリウムであってもよい。さらに架橋反応の時間は、約１時間から最長で約２４時間であってもよい。 Even though these examples specify the amount or concentration of material used in the practice of some aspects of the invention, a wide range of concentrations and amounts may be used to practice the invention. For example, the concentration of the crosslinker solution may range from about 0.1% to about 50%, the concentration of the chitosan solution may range from about 0.1% to about 20%, and acetic acid The concentration of the solution may range from about 0.1% to about 10% and the base solution may be about 1 to about 5 moles of sodium hydroxide. Further, the time for the crosslinking reaction may be from about 1 hour up to about 24 hours.
使用例
通常、紙巻きタバコは、タバコまたはシガレットロッドと言われるタバコ含有部分とフィルターチッピングと言われるフィルター部分との２つのセクションを含む。標準的な製造方法で製せられた紙巻きタバコの既存のフィルターを取り除いて、タバコ側端部にセルロースアセテートセクションを吸い口側端部にもセルロースアセテートセクションを有し、間にキャビティーを有するフィルターチッピングに代えてキャビティーフィルターを有する紙巻きタバコサンプルを調製した。セモリナ（不活性充填材）、位相反転法によって合成され、グルタアルデヒドで架橋されたキトサン樹脂（実施例１）、熱誘起相分離法によって合成され、グルタアルデヒドで架橋されたキトサン樹脂（実施例３）、熱誘起相分離法によって合成され、グリオキサールで架橋されたキトサン樹脂（実施例４）、熱誘起相分離法によって合成され、エタノール中でグルタアルデヒドで架橋され、エタノールで洗浄され、真空乾燥されたキトサン樹脂（実施例５）および熱誘起相分離法によって合成され、水中でグルタアルデヒドで架橋され、エタノールで洗浄され、真空乾燥されたキトサン樹脂（実施例６）のサンプルセットを上記フィルターチッピングの中央キャビティーに５０ｍｇのこれらサンプルを充填して調整した。これらサンプルを比較できるように充填量を一定にした。本発明のフィルターにおける樹脂充填量は、約１０ｍｇから２００ｍｇの範囲内であればよい。各サンプルについて煙の送出量の変動を最小限にするために圧力降下を選択した。
Examples of Use Typically, cigarettes contain two sections, a tobacco-containing portion referred to as tobacco or cigarette rod and a filter portion referred to as filter chipping. Remove the existing cigarette filter made by standard manufacturing method, filter the cellulose acetate section at the end of the cigarette and the cellulose acetate section at the end of the mouth, and have a cavity in between A cigarette sample with a cavity filter was prepared instead of chipping. Semolina (inert filler), chitosan resin synthesized by phase inversion method and crosslinked with glutaraldehyde (Example 1), chitosan resin synthesized by heat-induced phase separation method and crosslinked with glutaraldehyde (Example 3) ), Chitosan resin synthesized by thermally induced phase separation method and crosslinked with glyoxal (Example 4), synthesized by thermally induced phase separation method, crosslinked with glutaraldehyde in ethanol, washed with ethanol and vacuum dried A sample set of chitosan resin (Example 5) and chitosan resin (Example 6) synthesized by a thermally induced phase separation method, cross-linked with glutaraldehyde in water, washed with ethanol, and vacuum-dried was used for the above filter chipping. A central cavity was filled with 50 mg of these samples. The filling amount was constant so that these samples could be compared. The resin filling amount in the filter of the present invention may be in the range of about 10 mg to 200 mg. The pressure drop was chosen to minimize the variation in smoke delivery for each sample.
タバコ煙の望ましくない成分を除去するという本発明の紙巻きタバコフィルターの性能を従来のフィルターと比較して測定するためにいくつかのテストを行った。これらのテストでは紙巻きタバコが完全に喫煙された後の主流煙から取り除かれた望ましくない成分の量を測定した。以下のデーターは、対照材料であるセモリナと比較して本発明の好ましい態様それぞれのタバコ煙の揮発成分のろ過における性能を例示する。蒸気相および煙全体の分析についての分析結果を下記の表に示す。減少率は、セモリナを含むフィルターチッピングを有する紙巻きタバコとキトサン樹脂を含むフィルターチッピングを有する紙巻きタバコの蒸気相または主流煙全体について測定した検体の量の違いを％で表したものである。 Several tests were conducted to measure the performance of the cigarette filter of the present invention in removing unwanted components of tobacco smoke compared to conventional filters. These tests measured the amount of undesirable components removed from the mainstream smoke after the cigarette was completely smoked. The following data illustrates the performance in filtering volatile components of tobacco smoke for each of the preferred embodiments of the present invention compared to the control material semolina. The analysis results for the analysis of the vapor phase and the entire smoke are shown in the table below. The rate of decrease is expressed as a percentage difference in the amount of specimen measured for the vapor phase or total mainstream smoke of cigarettes with filter chipping containing semolina and cigarettes with filter chipping containing chitosan resin.
位相反転法によって調製されたキトサン樹脂（実施例１）の蒸気相煙分析
位相反転法によって調製されたキトサン樹脂（実施例１）の全煙中のシアン化水素分析
位相反転法によって調製されたキトサン樹脂（実施例１）の全煙中のカルボニル分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例３、４）の蒸気相煙分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例３、４）の全煙中のシアン化水素分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例３、４）の全煙中のカルボニル分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例３、４）の全煙中の微量金属分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例５）の蒸気相煙分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例５）の全煙中のシアン化水素分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例５）の全煙中のカルボニル分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例５）の全煙中の微量金属分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例６）の蒸気相煙分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例６）の全煙中のシアン化水素分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例６）の全煙中のカルボニル分析
熱誘起相分離法によって調製されたキトサン樹脂（実施例６）の全煙中の微量金属分析
上記データーは、本発明の架橋されたキトサン樹脂が対照の不活性セモリナと比較して紙巻きタバコ煙中のアルデヒドおよびシアン化水素を選択的に除去することができるという驚異的な結果を示した。グルタアルデヒドで架橋されたキトサン樹脂（実施例３）は、対照サンプルに対してシアン化水素の蒸気相送出量を６０％減少させた。また別のテストでは、架橋されていない粉末状キトサン粒子は、蒸気相シアン化水素送出量に全く効果を示さなかった。またグルタアルデヒドで架橋されたキトサン樹脂（実施例３）は、対照サンプルと比較して全煙中のシアン化水素送出量を５４％減少させ、全煙中のホルムアルデヒド送出量を５０％減少させた。 The above data showed surprising results that the crosslinked chitosan resin of the present invention can selectively remove aldehydes and hydrogen cyanide in cigarette smoke compared to the control inert semolina. Glutaldehyde cross-linked chitosan resin (Example 3) reduced the vapor phase delivery of hydrogen cyanide by 60% over the control sample. In another test, uncrosslinked powdered chitosan particles had no effect on vapor phase hydrogen cyanide delivery. The chitosan resin cross-linked with glutaraldehyde (Example 3) also reduced hydrogen cyanide delivery in total smoke by 54% and formaldehyde delivery in total smoke by 50% compared to the control sample.
本発明を好ましい態様を参照して説明してきたが、当業者にとって明らかであるように種々の変更および修正が遂行可能である。このような変更および修正も特許請求の範囲に記載したように本発明の範囲内であることを考慮されたい。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, various changes and modifications can be made as will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications are to be considered within the scope of the invention as set forth in the appended claims.
Claims (34)
前記第２溶液をろ過する工程と、
１モル乃至５モルの範囲で水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液に前記第２溶液を滴下してゲル状ビーズを形成する工程と、
前記ゲル状ビーズを洗浄する工程と、
グルタアルデヒドおよびグリオキサールからなる群から選択された架橋化合物を０．１％から５０％含む架橋溶液に前記ゲル状ビーズを１時間から２４時間、懸濁して架橋されたビーズを形成する工程と、
前記架橋されたビーズを洗浄する工程と、
前記架橋されたビーズを乾燥して架橋された多孔性の樹脂ビーズを形成する工程とによって得られるタバコ煙ろ過媒体。 Dissolving chitosan in a first solution containing acetic acid in the range of 0.1% to 10% to form a second solution containing chitosan in the range of 0.1% to 20%;
Filtering the second solution;
Dropping the second solution into a precipitation solution containing sodium hydroxide in a range of 1 to 5 mol to form gel beads;
Washing the gel-like beads;
Suspending the gel beads in a crosslinking solution containing 0.1% to 50% of a crosslinking compound selected from the group consisting of glutaraldehyde and glyoxal for 1 to 24 hours to form crosslinked beads;
Washing the crosslinked beads;
A tobacco smoke filtration medium obtained by drying the crosslinked beads to form a crosslinked porous resin bead.
水酸化ナトリウム、水およびメタノールを含む沈殿溶液を室温より低い温度に冷却する工程と、
前記沈殿溶液に前記キトサン溶液を滴下してゲル状のビーズを形成する工程と、
前記ゲル状ビーズを含む前記沈殿溶液を室温にまで温める工程と、
前記ゲル状ビーズを洗浄する工程と、
グルタアルデヒドおよびグリオキサールからなる群から選択された架橋化合物を０．１％から５０％含む架橋溶液に前記ゲル状ビーズを１時間から２４時間、懸濁して架橋されたビーズを形成する工程と、
前記架橋されたビーズを洗浄する工程と、
前記架橋されたビーズを乾燥して架橋された多孔性の樹脂ビーズを形成する工程とによって得られるタバコ煙ろ過媒体。 Dissolving chitosan in an acetic acid solution containing acetic acid in the range of 0.1% to 10% to form a chitosan solution containing chitosan in the range of 0.1% to 20%;
Cooling the precipitation solution containing sodium hydroxide, water and methanol to a temperature below room temperature;
Dropping the chitosan solution into the precipitation solution to form gel-like beads;
Warming the precipitation solution containing the gel beads to room temperature;
Washing the gel-like beads;
Suspending the gel beads in a crosslinking solution containing 0.1% to 50% of a crosslinking compound selected from the group consisting of glutaraldehyde and glyoxal for 1 to 24 hours to form crosslinked beads;
Washing the crosslinked beads;
A tobacco smoke filtration medium obtained by drying the crosslinked beads to form a crosslinked porous resin bead.
気体混合物の気体成分を取り除く前記ろ過媒体をフィルターに組み込む工程とを含む気体混合物の気体成分を取り除くのに有用なフィルターの製造方法。 Preparing a filtration medium having a crosslinking compound selected from the group consisting of glutaraldehyde and glyoxal and crosslinked to chitosan;
A method for producing a filter useful for removing a gas component of a gas mixture, comprising incorporating the filtration medium for removing the gas component of the gas mixture into a filter.
前記フィルターを介して前記気体混合物を含む気体流を案内し、前記取り除かれる気体混合物の前記成分が前記試薬と化学的に反応し、前記気体流に再度入り込まないようにする工程とをさらに含むことを特徴とする請求項３２記載の方法。 Generating the gas mixture;
Guiding the gas stream containing the gas mixture through the filter so that the components of the removed gas mixture chemically react with the reagent and do not re-enter the gas stream. 35. The method of claim 32.
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