JP7277607B2 - たばこ材料の製造方法、シート、非燃焼加熱型香味吸引器具及び非燃焼加熱型香味吸引システム - Google Patents

たばこ材料の製造方法、シート、非燃焼加熱型香味吸引器具及び非燃焼加熱型香味吸引システム Download PDF

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Description

本発明は、たばこ材料の製造方法、シート、非燃焼加熱型香味吸引器具及び非燃焼加熱型香味吸引システムに関する。
近年、燃焼型香味吸引器具の代替として、燃焼の代わりに加熱を利用した非燃焼加熱型香味吸引器具が開発されている。非燃焼加熱型香味吸引器具では、たばこ材料はたばこに加えて、ヒーターによる加熱により気化し、冷却されてエアロゾルを生成するエアロゾル生成基材を含む。例えば特許文献1には、たばこ原料を凍結乾燥して非燃焼加熱型香味吸引器具に用いることが開示されている。
特表2018-504127号公報
本発明者らは、たばこ材料中の水分量が多いと、水に潜熱としてヒーターの熱が奪われ、効率的なエアロゾルの発生が妨げられること、また、水分量が多いとエアロゾルに対する水蒸気の比率が高くなり、吸引時の香味に影響を与えることを見出した。そのため、本発明者らはたばこ材料中の水分量の低減について検討した。
前記凍結乾燥による方法では、凍結したたばこ原料を減圧下、気体中で加熱することで、たばこ原料中の水分を昇華によって飛ばし、乾燥させることができる。凍結乾燥後のたばこ材料は、水分が存在していた部分が空隙となり、多孔質構造となる。しかしながら、凍結乾燥では必要な処理時間が長く、コストが高い。また、該空隙の存在によりたばこ材料がもろくなり、たばこ材料の形状の維持が困難となる。
本発明では、短い処理時間で、水分量が少なく、かつ、高い強度を有するたばこ材料を提供できるたばこ材料の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の実施態様を含む。
本実施形態に係るたばこ材料の製造方法は、
減圧環境下、液状の化合物中でたばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程を含み、
前記液状の化合物は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有する。
本実施形態に係るシートはたばこを含むシートであって、
水分量が4質量%以下であり、かつ、引張強度が5N/15mm以上である。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具は、本実施形態に係るシートを含む。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具と、
前記シートを加熱する加熱装置と、
を備える。
本発明によれば、短い処理時間で、水分量が少なく、かつ、高い強度を有するたばこ材料を提供できるたばこ材料の製造方法を提供することができる。
本実施形態に係るたばこ材料の製造方法に用いられる真空フライヤーの一例を示す概略図である。 本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムの一例であって、(a)非燃焼加熱型香味吸引器具を加熱装置に挿入する前の状態、(b)非燃焼加熱型香味吸引器具を加熱装置に挿入して加熱する状態を示す模式図である。
[たばこ材料の製造方法]
本実施形態に係るたばこ材料の製造方法は、減圧環境下、液状の化合物(以下、液体ともいう。)中でたばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程(以下、乾燥工程ともいう。)を含む。ここで、前記液状の化合物は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有する。
本実施形態に係る方法では、乾燥工程において、たばこ原料を減圧環境下、1atmにおいて沸点180℃以上の液体を熱媒体として用いて処理するため、該液体がたばこ原料に直接接触して加熱でき、熱効率が向上する。そのため、水分量を十分に低減しつつ、気体を熱媒体として用いる凍結乾燥に比べて処理時間を短くすることができ、コストを低減できる。また、本実施形態に係る方法では、前記液体を熱媒体として用いるため、乾燥工程後、たばこ材料中の水分が存在していた領域の一部は前記液体によって置換される。したがって、乾燥後のたばこ材料は乾燥前のたばこ原料の構造を維持しやすく、強度が向上する。特に、たばこ材料がエアロゾル生成基材を含む場合、たばこ原料中の繊維成分により形成される繊維間構造が維持されることで、加熱時にエアロゾル生成基材の気化成分が効率的に外部に放出される。なお、本実施形態において、乾燥工程前のたばこを含む材料を「たばこ原料」、乾燥工程後のたばこを含む材料を「たばこ材料」、として、それぞれ示す。
本実施形態に係る方法は、乾燥工程を含めば特に限定されないが、乾燥工程前に、たばこ原料を成型する工程(以下、成型工程ともいう。)をさらに含むことが好ましい。成型工程は、たばこ原料をシート状に成型する工程であることが好ましい。この場合、本実施形態に係る方法は、乾燥工程後に、たばこ材料を調湿し、ボビンに巻き取る工程(以下、ボビン巻き取り工程ともいう。)をさらに含むことが好ましい。また、本実施形態に係る方法は、乾燥工程前に、たばこ原料を凍結する工程(以下、凍結工程ともいう。)をさらに含むことが好ましい。成型工程を実施する場合、凍結工程は、成型工程後、乾燥工程前に行うことができる。
また、本実施形態に係る方法は、乾燥工程後に、たばこ材料から前記液体の一部を除去する工程(以下、液体除去工程ともいう。)、たばこ材料にエアロゾル生成基材を添加する工程(以下、エアロゾル生成基材添加工程ともいう。)、をさらに含むことが好ましい。以下、各工程について説明するが、本実施形態に係る方法はこれらの各工程に関する実施形態に限定されない。
(成型工程)
本実施形態に係る方法は、乾燥工程前に、たばこ原料を成型する工程をさらに含むことが好ましい。本実施形態に係る方法では、乾燥工程において前記液体を熱媒体として用いるため、乾燥工程後、たばこ材料中の水分が存在していた領域の一部は前記液体によって置換される。このため、乾燥後もたばこ原料の構造を維持しやすく、たばこ原料としてたばこを含む成型体を用いた場合にも、成型体の形状を十分に維持することができる。また、たばこ原料として成型体を用いることで、たばこ刻みを用いた場合よりも繊維間構造の分布を安定化させることができる。なお、本実施形態に係る方法では、たばこ原料としてたばこ刻みを用いてもよい。
たばこ原料を成型する工程としては、たばこ原料をシート状に成型する工程であることが好ましい。この場合、後述するように、ボビン巻き取り工程において、低い水分量を維持しつつ、柔軟なシートをボビンに容易に巻き取り、保管することができる。たばこ原料をシート状に成型する方法は3つ挙げることができる。1つは粉砕したたばこを水抽出して残渣と抽出物とに分離し、前記残渣を叩解して水に懸濁して湿式抄紙した後に、前記抽出物をシートにかけ戻す方法である。2つは粉砕したたばこ、水、および水溶性バインダーを混ぜて均一スラリー化したのちに基材の上に均一スラリーを薄くキャスティングさせる方法である。3つは粉砕したたばこ、水、および水溶性バインダーを混ぜて均質化したものをシート状に押し出し成型する方法である。水溶性バインダーを用いる場合、その量は特に限定されないが、得られる最終的なシート状のたばこ材料中の水溶性バインダーの量が0.5~10質量%となる量であることが好ましい。水溶性バインダーの量を上記範囲とすることにより、シートの強度をより向上させることができる。
たばことしては、例えば黄色種、バーレー種、オリエント種、在来種、および、その他のニコチアナ・タバカム系品種やニコチアナ・ルスチカ系品種を、目的とする味となるように適宜ブレンドして用いることができる。水溶性バインダーとしては、当該技術分野で公知である物質を使用することができる。例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチル・セルロース、及びエチル・セルロースなどの修飾セルロース、キサンタンガム、グアガム、アラビアゴム、及びローストビーンガムなどのガム類、スターチ、アルギン酸ナトリウム、寒天、ジェランガム、カラギーナン及びペクチンのような多糖類、等が挙げられる。これらの水溶性バインダーは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
得られるシートの厚みは特に限定されないが、乾燥工程における乾燥ムラを抑制する観点から薄い方が好ましく、例えば2000μm以下であることが好ましく、100~500μmであることがより好ましい。
また、たばこ原料を成型する工程は、たばこ原料をシート形状以外の形に押出成型する工程であってもよい。例えば、粉砕したたばこ、水、および水溶性バインダー等の混合物を、ツインスクリュー押出成形機等の押出成型機を用いて押出成型することで、柱状、顆粒状等の形状を有する成型体を得ることができる。なお、成型体に対して適宜面取りを行ってもよい。面取りは後述する乾燥工程後に行ってもよい。押出成型体は、例えば、後述するフィルターとして用いることもできる。また、その際には、成型体中のニコチン等の香味成分を除去しても良い。
(凍結工程)
本実施形態に係る方法は、たばこ原料を凍結する工程をさらに含むことが好ましい。たばこ原料を凍結させることにより、たばこ原料中の水分が氷となる。そのため、後の乾燥工程において減圧下で前記液体によって処理することで、該氷が昇華し、たばこ原料の構造をより維持しつつ、十分に乾燥することができる。なお、成型工程を実施する場合、凍結工程は、成型工程後、乾燥工程前に行うことができる。
凍結前のたばこ原料の水分量は特に限定されないが、例えば10~20質量%であることができる。たばこ原料を凍結する際の温度は、-5℃以下であることが好ましく、-50~-15℃であることがより好ましい。また、たばこ原料を凍結する際の時間は、前記温度にもよるが、例えば0.1~10時間であることができる。たばこ原料の凍結は公知の装置を用いて行うことができる。
(乾燥工程)
本実施形態に係る方法は、減圧環境下、液状の化合物(液体)中でたばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程を含む。ここで、前記液状の化合物(液体)は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有する。たばこ原料を減圧環境下、前記液体を熱媒体として用いて処理するため、短い処理時間で水分量を十分に低減することができる。また、乾燥後も前記液体が残存することでたばこ原料の構造を維持でき、強度が向上する。本工程では、たばこ原料を、減圧環境下、前記液体中で加熱することで前記たばこ原料を乾燥してもよい。
1atmにおいて沸点が180℃以上の液体としては、可食性の液体であることができ、食用オイル等を用いることができる。該液体としては、例えば飽和又は不飽和脂肪酸が挙げられる。飽和又は不飽和脂肪酸としては、例えばパルミチン酸(沸点:351℃)、オレイン酸(沸点:360℃)、リノール酸(沸点:229℃)、ステアリン酸(沸点:383℃)、等が挙げられる。また、これらの脂肪酸が含まれる天然由来オイル、例えば、パーム油、ヤシ油、オリーブオイル等が挙げられる。また、食用オイル以外にもグリセリン(沸点:290℃)、プロピレングリコール(PG)(沸点:188℃)等を用いることもできる。これらの液体は、後述するようにエアロゾル生成基材としても機能し得る観点からも好ましい。これらの液体は一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。なお、本実施形態における沸点とは、沸点測定機(タイタンテクノロジーズ株式会社製、DosaTherm300)で測定される値である。
前記減圧環境における圧力は、たばこ原料中の水分を十分に蒸発させることができる観点から、500hPa以下であることが好ましく、100hPa以下であることがより好ましい。該圧力の範囲の下限は特に限定されないが、例えば1hPa以上であることができる。
前記たばこ原料を前記液体中で処理する際の前記液体の温度は、60~100℃であることが好ましく、60~90℃であることがより好ましく、70~80℃であることがさらに好ましい。前記液体の温度が60℃以上であることにより、たばこ原料中の水分と前記液体との置換を促進することができ、処理時間をさらに短縮することができる。また、前記液体の温度が100℃以下であることにより、たばこ原料の表面構造の破壊を抑制しながら乾燥を行うことができる。
本乾燥工程で処理するたばこ原料の量は、使用する前記液体100質量部に対して1~100質量部であることが好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。前記たばこ原料の量が100質量部以下であることにより、乾燥時の前記液体の急激な温度低下を防止することができる。また、乾燥時の前記液体の温度低下を防止する観点では前記たばこ原料の量は少ない方が良いが、前記たばこ原料の量が1質量部以上であることにより、エネルギーの過度な使用を防止することができる。
本乾燥工程における処理時間は、処理するたばこ原料の量や、前記液体の温度にもよるが、例えば5~120分であることができ、10~60分であることもできる。処理中は前記液体を撹拌することが、処理時間をより短縮することができるため好ましい。本乾燥工程では、たばこ材料の水分量が4質量%以下になるまで乾燥することが好ましい。
たばこ原料を投入する順序等については特に限定されず、例えば(i)前記液体中にたばこ原料を投入し、減圧した後、前記液体の温度を上昇させてもよく、(ii)減圧し、前記液体の温度を上昇させた後に、前記液体中にたばこ原料を投入してもよい。
本乾燥工程は、内部を減圧でき、かつ、前記液体の温度を制御可能な容器を備える装置を用いて実施することができる。該装置としては、例えばいわゆる減圧フライを行うことができる真空フライヤーが挙げられる。該真空フライヤーは、例えば図1に示されるように、内部の減圧及び温調が可能な真空フライ釜1と、真空フライ釜1に接続された真空ポンプ2と、真空フライ釜1と真空ポンプ2との間に設けられた水分を分離除去可能なコンデンサー3と、を備える。例えば、真空フライ釜1内にたばこ原料(不図示)と、液体4とを投入し、真空フライ釜1を密封後、真空ポンプ2により減圧しつつ、液体4の温度を上昇させることができる。この時、たばこ原料に含まれていた水分は、コンデンサー3により分離、回収される。真空フライ釜1内には、液体4を撹拌可能な撹拌翼(不図示)が設けられていてもよい。また、真空フライ釜1内において遠心分離により後述する液体除去工程を実施できるようになっていてもよい。また、減圧前に真空フライ釜1内の気体を窒素、アルゴンなどの不活性ガスで置換してもよい。
(液体除去工程)
本実施形態に係る方法は、乾燥工程後に、たばこ材料から前記液体の一部を除去する工程をさらに含むことが好ましい。たばこ材料から余剰の前記液体を除去することにより、余剰の液体による処理後のたばこ材料の変性を抑えることができ、保存安定性を高めることができる。液体除去工程は、余剰の前記液体を除去する工程であり、たばこ材料に含まれる前記液体を全て除去するものではない。前記液体として、特に油やグリセリン、プロピレングリコールを用いた場合、乾燥処理もできる上に、残存した液体をエアロゾル生成基材として活用することもできる。このような観点から、前記液体は、飽和又は不飽和脂肪酸、グリセリン、及びプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。また、該飽和又は不飽和脂肪酸は、パーム油、ヤシ油、及びオリーブオイルからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。液体除去工程後のたばこ材料に含まれる前記液体の量は、1~50質量%であることが好ましい。液体除去工程は、例えば遠心分離等により行うことができる。
(エアロゾル生成基材添加工程)
本実施形態に係る方法は、乾燥工程後に、たばこ材料にエアロゾル生成基材を添加する工程をさらに含むことが好ましい。乾燥工程後のたばこ材料は、たばこ原料中の繊維成分により形成される繊維間構造が維持されているため、エアロゾル生成基材を効率的にたばこ材料内部に取り込むことができる。
エアロゾル生成基材は、加熱によりエアロゾルを生成し得る材料であり、例えばグリセリン、プロピレングリコール(PG)、トリエチルシトレート(TEC)、トリアセチン、1,3-ブタンジオール、パーム油、ヤシ油、オリーブオイル等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。エアロゾル生成基材の添加は、例えばサイズプレス装置を用いてたばこ材料をエアロゾル生成基材中に浸漬する、スプレーノズルを用いてたばこ材料にエアロゾル生成基材を滴下する等により行うことができる。本工程後、たばこ材料に含まれるエアロゾル生成基材の量は、加熱時に十分な量のエアロゾルを生成させる観点から、5質量%以上であることが好ましく、10~50質量%であることがより好ましい。
(ボビン巻き取り工程)
本実施形態に係る方法が、乾燥工程前に前述したたばこ原料をシート状に成型する工程を含む場合、本実施形態に係る方法は、乾燥工程後に、たばこ材料を調湿し、ボビンに巻き取る工程をさらに含むことが好ましい。既存の凍結乾燥により乾燥されたたばこ材料は、気体が占有する空隙の存在によりもろく、変形させようとするとその形状を維持することは困難である。しかし、本実施形態に係る方法により得られる乾燥後のたばこ材料では、前記空隙が前記液体により占められているため、柔軟性が付与されており、ボビンに巻き取る等の変形を行うことができる。また、乾燥後にたばこ材料の調湿を行い、一旦水分を付与することで、たばこ材料がさらに変形しやすくなるため好ましい。ここで、本実施形態に係る方法により得られる乾燥後のたばこ材料は、その繊維表面が前記液体によってコートされている。そのため、調湿を行っても余剰の水分は吸収されず、更なる柔軟性の付与に必要な水分量は付与されつつ、低水分量を維持することができる。このように、更なる柔軟性が付与されたシート状のたばこ材料はボビンに容易に巻き付けることができ、必要に応じてボビンからシートを供給し、所望のサイズに切断して非燃焼加熱型香味吸引器具の製造に活用することができる。例えば、ボビン巻き取り工程の後、巻かれたボビンをほどきながらシートを搬送し、シートにギャザー及び捲縮を施し、所定の長さにカットすることで、たばこ含有セグメントにおけるたばこ充填物を製造することが好ましい。
乾燥したたばこ材料の調湿は、例えば調和室に所定時間ボビンを蔵置する、もしくは、水分をスプレー噴霧することにより行うことができる。調湿後のたばこ材料の水分量は4質量%以下であることが好ましい。調湿後のたばこ材料は、例えば国際公開第2013/178769号に記載の方法により、ボビンに巻き取ることができる。ボビンの径は特に限定されないが、例えば0.3~2.5mであることができる。調湿前後における水分量の変化は1質量%未満であることが好ましい。
本実施形態に係るたばこ材料は、本実施形態に係る方法により製造されることができる。該たばこ材料は、水分量が4質量%以下であることが好ましい。なお、該たばこ材料は前述した調湿後のたばこ材料も含む。また、該たばこ材料がシート状である場合、その引張強度は5N/15mm以上であることが好ましい。水分量及び引張強度は、後述する方法により測定される値である。
[シート]
本実施形態に係るシートは、たばこを含むシートであって、水分量が4質量%以下であり、かつ、引張強度が5N/15mm以上であることが好ましい。本実施形態に係るシートは引張強度が高いため、該シートの充填密度が低くなるように該シートを巻いて、非燃焼加熱型香味吸引器具のたばこ含有セグメントに充填した場合にも、十分な硬さを示し、その形状を維持できる。また、充填密度を低くすることができるため、たばこ含有セグメントの内部におけるたばこ成分やエアロゾルのろ過を抑制することができる。さらに、使用時に巻かれたシートの収縮が起きにくいため、ヒーターとの当接を維持することができ、安定的にたばこ及びエアロゾル生成基材に熱を供給することができる。また、該シートは水分量が少ないため、前述したようにエアロゾルが効率的に発生し、かつ、吸引時の香味を良好にすることができる。本実施形態に係るシートは、例えば本実施形態に係るたばこ材料の製造方法により製造することができる。なお、本実施形態において、「たばこ」はたばこそのものを示し、「たばこ原料」及び「たばこ材料」はたばこに加えて、たばこ以外の成分を含み得る乾燥工程前後における材料をそれぞれ示す。
本実施形態に係るシートの水分量は4質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましい。該水分量の範囲の下限は特に限定されないが、前述したボビンへの巻きやすさや、ギャザー、捲縮等の加工特性の観点から、例えば1質量%以上であることが好ましい。なお、本実施形態において水分量は、以下の測定法により測定できる。
1.ガラス製の試料容器に、たばこ葉原料を1~2g量り取る。試料容器全体の質量を測定する。
2.試料容器を、ロータリー式乾燥機(松山工業社製、M-104AT)に入れ、回転させながら乾燥させる。その際、ロータリー式乾燥機は100℃に予熱しておく。
3.100℃で1時間乾燥させた後、試料容器を取り出し、デシケーター内で放冷させる。
4.放冷後、試料容器の質量を測定する。
5.水分量を下記の式で計算する。
水分量=(W1-W2)/(W1-W0)*100
W0:試料容器の空質量
W1:乾燥前試料と試料容器質量
W2:乾燥後試料と試料容器質量
本実施形態に係るシートの引張強度は5N/15mm以上が好ましく、8N/15mm以上がより好ましく、10N/15mm以上がさらに好ましい。該引張強度の範囲の上限は特に限定されないが、例えば20N/15mm以下であることができる。なお、本実施形態において引張強度は、ISO1924-2に準拠して測定される値である。
本実施形態に係るシートは、水溶性バインダー、1atmにおける沸点が180℃以上の化合物をさらに含むことが好ましい。ここで、前記シートの外表面部よりも前記シートの中心部の方が、前記水溶性バインダーの濃度が高く、かつ、前記化合物の濃度が低いことが好ましい。本発明者らは、前記水溶性バインダーと前記化合物とがシート内で非局在化している場合、前記水溶性バインダーによる結合能力、及び、前記化合物によるたばこ中の繊維同士の結合能力を十分に発揮できないことを見出した。そこで、シート中心部に水溶性バインダーを局在化させ、シート外表面部に前記化合物を局在化させることで、各々の結合能力を十分に発揮でき、シート形状を好適に維持できるため、例えば外力等によるシート形状の崩壊を防ぐことができる。
また、一般的にエアロゾル生成基材はシートの中心部に局在化する傾向があるため、加熱開始からエアロゾル発生までにタイムラグがある。しかし、本実施形態に係るシートでは、シート外表面部に前記化合物が局在化しており、前記化合物はエアロゾル生成基材としても機能し得るため、加熱してからエアロゾル発生までのタイムラグを低減することができ、加熱初期においても十分な量のエアロゾルが発生する。
水溶性バインダー、1atmにおける沸点が180℃以上の化合物としては、前述した本実施形態に係るたばこ材料の製造方法で用いられる、水溶性バインダー、1atmにおいて180℃以上の沸点を有する液状の化合物(液体)と同様のものを用いることができる。
シート中心部において、前記水溶性バインダーの濃度を高く、かつ、前記化合物の濃度を低くする方法としては、例えば前述した本実施形態に係るたばこ材料の製造方法によってシートを製造する方法が挙げられる。なお、シートの外表面部よりもシートの中心部の方が、前記水溶性バインダーの濃度が高く、かつ、前記化合物の濃度が低いことは、例えば以下の方法で確認できる。シート表面を所定厚さ毎に削り、削ったサンプルを保存し、それぞれをEA(Elemental Analyzer)やHNMR、MS(Mass Spectrometry)等で測定することで、厚さに応じたバインダー及び化合物の濃度を算出できる。
シート中の水溶性バインダーの含有量は、結合能力等の観点から、0.5~10質量%であることが好ましい。また、シート中の前記化合物の含有量は、エアロゾル生成、結合能力、シートの柔軟性等の観点から、10~50質量%であることが好ましい。
本実施形態に係るシート全体積に占める固体成分の割合は40%以下であることが好ましい。本実施形態に係るシートは引張強度が5N/15mm以上であることができるため、該割合を40%以下としてもその形状を維持することができる。特に、前述した本実施形態に係るたばこ材料の製造方法によってシートを製造した場合、前記液体がシートを構成する繊維成分によって形成される空隙内に存在するため、よりその形状を維持しやすい。前記割合が40%以下であることにより、固体成分によるエアロゾルや香味の放出阻害が抑制され、エアロゾルや香味の放出効率を高めることができる。前記割合は、35%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましい。前記割合の範囲の下限は特に限定されないが、例えば20%以上であることができる。前記割合は、シートに存在する前記化合物を適正な溶媒で洗浄した後に水銀圧入法で測定される値である。
本実施形態に係るシートは、前記化合物以外に、前述したエアロゾル生成基材を別途含むことができる。また、本実施形態に係るシートは、さらに香料を含むことができる。特に、該香料がシートの繊維間部分に保持されることで、使用時に香料を持続的に放出することができる。香料としては、非燃焼加熱型香味吸引器具に使用される公知の香料を用いることができ、例えばメンソール等が挙げられる。シートに含まれる香料の含有量としては、例えば100~40000PPMであることができる。
[非燃焼加熱型香味吸引器具]
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具は、本実施形態に係るシートを含むことが好ましい。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具は、例えば、本実施形態に係るシートを含むたばこ含有セグメントを備えることができる。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具は、たばこ含有セグメント以外にも、他のセグメントを有していてもよい。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具の一例を図2に示す。図2に示される非燃焼加熱型香味吸引器具10は、本実施形態に係るシートをたばこ充填物16として含むたばこ含有セグメント11と、マウスピースセグメント12とを備える。マウスピースセグメント12は、冷却セグメント13と、センターホールセグメント14と、フィルターセグメント15とを備える。吸引時、たばこ含有セグメント11が加熱され、フィルターセグメント15の端部より吸引が行われる。
たばこ含有セグメント11は、たばこ充填物16として本実施形態に係るシートを含むことが好ましい。前述したように、本実施形態に係るシートを用いることで、充填密度を低くしてもその形状を維持できる。また、充填密度を低くすることができるため、たばこ成分やエアロゾルのろ過を抑制できる。さらに、使用時にシートの収縮が起きにくいため、ヒーターとの当接を維持することができる。
また、本実施形態に係るシートはエアロゾルや香味を効率的に発生させることができる。このため、例えばたばこ含有セグメント11の中心部をヒーターにより加熱する場合、ヒーターから離れた外側部分に本実施形態に係るシートを配置することで、ヒーターの熱が伝わりにくい外側部分においてもエアロゾルや香味を効率的に発生させることができる。一方、たばこ含有セグメント11の外側からヒーターにより加熱する場合、たばこ含有セグメント11の中心部に本実施形態に係るシートを配置することで、同様にエアロゾルや香味を効率的に発生させることができる。なお、たばこ含有セグメント11の全体に本実施形態に係るシートを配置してもよい。
また、本実施形態に係るシートと、本実施形態に係るシート以外のシートを交互に積層して一体型のシートを作製し、該一体型のシートをギャザリングすることでたばこ含有セグメント11内に配置することもできる。この場合、本実施形態に係るシート部では空隙に埋まっていた液体成分が即座に飛んで多孔質構造となるため、その部分を空気が優先的に流れるが、それぞれのシートが形成する流路が独立するため、気体の希釈や移動に伴うヒーター温度の低下を抑制できる。
本実施形態に係るシートは、巻かれて筒状のラッパー17内に配置されることができ、ギャザーや捲縮が施されていてもよい。たばこ含有セグメント11における本実施形態に係るシートの充填密度は、0.2~1.0g/cmであることが好ましく、0.3~0.5g/cmであることがより好ましい。たばこ含有セグメント11が加熱されることにより、たばこ充填物16に含まれるたばこ成分、エアロゾル生成基材が気化し、吸引によりこれらはマウスピースセグメント12へ移行する。
冷却セグメント13は筒状部材18で構成される。筒状部材18は例えば厚紙を円筒状に加工した紙管であることができる。筒状部材18及び後述するマウスピースライニングペーパー25には、両者を貫通する穿孔19が設けられている。穿孔19の存在により、吸引時に外気が冷却セグメント13内に導入される。これにより、たばこ含有セグメント11が加熱されることで生成したエアロゾル気化成分が外気と接触し、その温度が低下するため液化し、エアロゾルが形成される。穿孔19の径(差し渡し長さ)は特に限定されないが、例えば0.5~1.5mmであることができる。穿孔19の数は特に限定されず、1つでも2つ以上でもよい。例えば穿孔19は冷却セグメント13の周上に複数設けられていてもよい。
センターホールセグメント14は、中空部を有する第一の充填層20と、第一の充填層20を覆う第一のインナープラグラッパー21とで構成される。センターホールセグメント14は、マウスピースセグメント12の強度を高める機能を有する。第一の充填層20は、例えば酢酸セルロース繊維が高密度で充填され、トリアセチンを含む可塑剤が酢酸セルロース質量に対して6~20質量%添加されて硬化された、内径φ5.0~φ1.0mmのロッドであることができる。第一の充填層20は繊維の充填密度が高いため、吸引時は空気やエアロゾルは中空部のみを流れることになり、第一の充填層20内はほとんど流れない。フィルターセグメント15でのエアロゾル成分の濾過による減少を少なくしたいときに、フィルターセグメント15の長さを短くし、センターホールセグメント14で置き換えることは、エアロゾル成分のデリバリー量を増大させるために有効である。センターホールセグメント14内部の第一の充填層20は繊維充填層であることから、使用時の外側からの触り心地は良好である。
フィルターセグメント15は、第二の充填層22と、第二の充填層22を覆う第二のインナープラグラッパー23とで構成される。フィルターセグメント15では吸口端まで第二の充填層22が存在するため、該吸口端は通常の燃焼型香味吸引器具と同様の外観を有する。吸引時は空気及びエアロゾルが第二の充填層22内を通過し、エアロゾルの一部が濾過される。第二の充填層22は例えば酢酸セルロース繊維の充填層であることができる。
センターホールセグメント14と、フィルターセグメント15とはアウタープラグラッパー24で接続されている。アウタープラグラッパー24は、例えば円筒状の紙であることができる。また、たばこ含有セグメント11と、冷却セグメント13と、接続済みのセンターホールセグメント14及びフィルターセグメント15とは、マウスピースライニングペーパー25により接続されている。これらの接続は、例えばマウスピースライニングペーパー25の内側面に酢酸ビニル系糊等の糊を塗り、前記3つのセグメントを入れて巻くことで接続することができる。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具の軸方向、すなわち図2における水平方向の長さは特に限定されないが、40mm~90mmであることが好ましく、50mm~75mmであることがより好ましく、50mm~60mmであることがさらに好ましい。また、非燃焼加熱型香味吸引器具の周の長さは16mm~25mmであることが好ましく、20mm~24mmであることがより好ましく、21mm~23mmであることがさらに好ましい。例えば、たばこ含有セグメント11の長さは20mm、冷却セグメント13の長さは20mm、センターホールセグメント14の長さは8mm、フィルターセグメント15の長さは7mmである態様を挙げることができる。これら個々のセグメント長さは、製造適性、要求品質等に応じて、適宜変更できる。さらに、センターホールセグメント14を用いずに、冷却セグメント13の下流側にフィルターセグメント15のみを配置してもよい。
[非燃焼加熱型香味吸引システム]
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具と、本実施形態に係るシートを加熱する加熱装置と、を備えることが好ましい。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具及び前記加熱装置以外の他の構成を有していてもよい。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムの一例を図3に示す。図3に示される非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器具30と、非燃焼加熱型香味吸引器具30のたばこ含有セグメントを外側から加熱する加熱装置31とを備える。図3(a)は非燃焼加熱型香味吸引器具30を加熱装置31に挿入する前の状態を示し、図3(b)は非燃焼加熱型香味吸引器具30を加熱装置31に挿入して加熱する状態を示す。図3に示される加熱装置31は、ボディ32と、ヒーター33と、金属管34と、電池ユニット35と、制御ユニット36とを備える。ボディ32は筒状の凹部37を有し、凹部37の内側側面であって、凹部37に挿入される非燃焼加熱型香味吸引器具30のたばこ含有セグメントと対応する位置に、ヒーター33及び金属管34が配置されている。ヒーター33は電気抵抗によるヒーターであることができ、温度制御を行う制御ユニット36からの指示により電池ユニット35より電力が供給され、ヒーター33の加熱が行われる。ヒーター33から発せられた熱は、熱伝導度の高い金属管34を通じて非燃焼加熱型香味吸引器具30のたばこ含有セグメントへ伝えられる。図3(b)においては、模式的に図示しているため、非燃焼加熱型香味吸引器具30の外周と金属管34の内周との間に隙間があるが、実際は、熱を効率的に伝達する目的で非燃焼加熱型香味吸引器具30の外周と金属管34の内周との間に隙間は無い方が望ましい。なお、加熱装置31は非燃焼加熱型香味吸引器具30のたばこ含有セグメントを外側から加熱するが、内側から加熱するものであってもよい。内側から加熱するものである場合、金属管34を用いずに、剛直性のある板状、ブレード状、柱状ヒーターを用いることが好ましい。係るヒーターとしては、例えばセラミック基材の上にモリブデンやタングステン等を付与したセラミックヒーターが挙げられる。
加熱装置による加熱温度は特に限定されないが、400℃以下であることが好ましく、150℃以上400℃以下であることがより好ましく、200℃以上350℃以下であることがさらに好ましい。なお、加熱温度とは加熱装置のヒーターの温度を示す。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムにおいて、加熱装置により非燃焼加熱型香味吸引器具のシートを加熱した場合、該シートにおける加熱前後でのエアロゾル生成基材の含有量の差の割合((加熱前-加熱後)/加熱前)は、12質量%以上であることが好ましい。なお、エアロゾル生成基材の含有量は、シートをヘキサンで抽出し、ガスクロマトグラフィーにより測定することができる。
以下、本実施形態を実施例により詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されない。たばこ材料の水分量及び引張強度は、以下の方法により測定した。
[水分量の測定方法]
たばこ材料の水分量は、以下の方法で測定した。
1.ガラス製の試料容器に、たばこ材料を1~2g量り取った。試料容器全体の質量を測定した。
2.試料容器を、ロータリー式乾燥機(松山工業社製、M-104AT)に入れ、回転させながら乾燥させた。その際、ロータリー式乾燥機は100℃に予熱しておいた。
3.100℃で1時間乾燥させた後、試料容器を取り出し、デシケーター内で放冷させた。
4.放冷後、試料容器の質量を測定した。
5.水分量を下記の式で計算した。
水分量=(W1-W2)/(W1-W0)*100
W0:試料容器の空質量
W1:乾燥前試料と試料容器質量
W2:乾燥後試料と試料容器質量
[引張強度の測定方法]
たばこ材料の引張強度は、ISO1924-2に準拠して測定した。
[実施例1]
(成型工程)
粉砕したたばこ葉100gと、水溶性バインダーとしてのグアガム3.4gと、水1000gと、を混合し、スラリーを調製した。該スラリー中の水溶性バインダーの含有量は0.32質量%であった。該スラリーを200℃に調整したステンレス板上に薄くキャストし、10分間乾燥して、シート状のたばこ原料を得た。該シート状のたばこ原料の厚みは1.5mmであった。また、シート中の水分含有量は10質量%であった。
(凍結工程)
前記シート状のたばこ原料を、冷凍庫内で、-15℃で1時間保持することにより、前記シート状のたばこ原料を凍結した。
(乾燥工程)
図1に示される真空フライヤーを用いて、前記凍結したシート状のたばこ原料を乾燥した。まず、内容積10Lの真空フライ釜1内に、液体4としてのパーム油1000gと、前記凍結したシート状のたばこ原料100gとを投入した。次に、真空ポンプ2により真空フライ釜1内の圧力を100hPaまで減圧した後、真空フライ釜1内の温度(液体の温度)を70℃まで上昇させた。前記圧力及び前記温度で10分保持し、たばこ原料由来の水分をコンデンサー3で回収した後、真空フライ釜1内の圧力及び温度を大気圧及び常温まで戻し、乾燥後のたばこ材料を取り出した。
(液体除去工程、エアロゾル生成基材添加工程)
前記乾燥後のたばこ材料について、遠心分離機で液体の一部を除去した。その後、たばこ材料100質量部に対してスプレーでグリセリンを33質量部となるように塗布した。
(評価)
得られたたばこ材料の水分量及び引張強度を前記方法により測定した。結果を表1に示す。
[実施例2]
乾燥工程における処理時間(保持時間)を1時間に変更した以外は、実施例1と同様にたばこ材料を製造し、評価した。結果を表1に示す。
[実施例3]
成型工程におけるスラリー中の水溶性バインダーの含有量を0.52質量%に変更した以外は、実施例1と同様にたばこ材料を製造し、評価した。結果を表1に示す。
[比較例1]
乾燥工程において、真空フライ釜内に液体を投入せずにたばこ原料を乾燥した(即ち、凍結乾燥を行った)以外は、実施例1と同様にたばこ材料を製造し、評価した。結果を表1に示す。
[比較例2]
比較例1において得られた乾燥後のたばこ材料100質量部に対して、液体としてのパーム油を15質量部外添した。液体を外添したたばこ材料について、実施例1と同様に水分量及び引張強度を測定した。結果を表1に示す。
[比較例3]
乾燥工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にたばこ材料を製造し、評価した。結果を表1に示す。
[比較例4]
凍結工程を行わず、乾燥工程において真空フライ釜内を減圧しなかった(即ち、液体中で単に加熱した)以外は、実施例1と同様にたばこ材料を製造し、評価した。結果を表1に示す。
Figure 0007277607000001
表1に示されるように、本実施形態に係る実施例1~3の方法により得られたたばこ材料は、水分量が少なく、かつ、引張強度が高かった。
一方、液体を用いずに乾燥工程を実施した、即ち通常の凍結乾燥を行った比較例1の方法により得られたたばこ材料は、引張強度が低かった。これは、凍結乾燥によって水分が存在していた部分が空隙となり、たばこ材料がもろくなったためと推測される。また、比較例2では、比較例1の方法により得られたたばこ材料に対して液体を外添したが、引張強度は低いままであった。後から液体を外添しても前記空隙に十分に液体が浸透しなかったためと推測される。
比較例3では、乾燥工程を実施しなかったたばこ材料について水分量及び引張強度を測定したが、乾燥を行っていないため水分量が多かった。また、比較例4では、成型工程後のシート状のたばこ原料を減圧せずにそのまま液体中で加熱したが、水分量が多く、また引張強度も低かった。液体中で加熱することで、たばこ原料表面に存在する水分は蒸発により除去できたものの、減圧を行っていないため、たばこ原料内部に存在する水分は十分に除去できなかったと推測される。
[実施例4]
実施例1で得られたたばこ材料を、22℃、60%RHで2日間保存することで調湿した。調湿後のたばこ材料の水分量を実施例1と同様の方法により測定した。結果を表2に示す。
[実施例5、6、比較例5~8]
実施例2、3、比較例1~4で得られたたばこ材料を、実施例4と同様の方法で調湿し、調湿後の水分量を実施例1と同様の方法により測定した。結果を表2に示す。
Figure 0007277607000002
実施例1~3で得られたたばこ材料を調湿した実施例4~6では、調湿前後において水分量に大きな変化は見られなかった。具体的には、調湿前後における水分量の変化は1質量%未満であった。すなわち、実施例1~3で得られたたばこ材料は水分を吸収しにくく、保存性に優れることが確認された。たばこ材料中の繊維表面が液体によってコートされているため、調湿を行っても余剰の水分は吸収されず、柔軟性の付与に必要な水分量は付与されつつ、低水分量を維持できたと推測される。
一方、比較例5では、通常の凍結乾燥を行った比較例1のたばこ材料を調湿したが、調湿後に水分量が大幅に増加した。たばこ材料中の繊維表面が液体によってコートされていないためと推測される。また、比較例6では、液体の外添を行ったたばこ材料を調湿したが、比較例5と同様に調湿後に水分量が大幅に増加した。後から液体を外添しても繊維表面が液体によって十分にコートされなかったためと推測される。
比較例7では、乾燥工程を実施しなかったたばこ材料を調湿したが、調湿後に水分量が大幅に増加した。たばこ材料中の繊維表面が液体によってコートされていないためと推測される。また、比較例8では、成型工程後のたばこ原料を減圧せずにそのまま液体中で加熱して得られたたばこ材料を調湿したが、調湿後に水分量が大幅に増加した。液体がたばこ材料内部まで十分に浸透せず、繊維表面が液体によって十分にコートされなかったためと推測される。
[実施例7]
市販の非燃焼加熱型香味吸引システム(商品名:Ploom S、日本たばこ産業株式会社製)を準備した。Ploom Sのたばこスティックのたばこ含有セグメントに含まれるシートを取り出し、代わりに実施例1で作製したシート状のたばこ材料を捲縮した後、ギャザーして充填した(充填密度:0.4g/cm)。該たばこスティックを2本作製した。1本のたばこスティックについて、たばこ含有セグメント中のグリセリン量を測定した。グリセリン量は、たばこ材料をヘキサンで抽出しガスクロマトグラフィーで測定した。一方、他の1本のたばこスティックをPloom Sの加熱装置に挿入し、加熱操作を行った。その後、加熱後のたばこスティックについて、たばこ含有セグメント中のグリセリン量を前記方法により測定した。それぞれのたばこスティックにおける加熱前後のグリセリン量の差の割合((加熱前-加熱後)/加熱前)を算出した。結果を表3に示す。なお、表3において評価指標は以下の通りである。
4:12質量%以上
3:9質量%以上、12質量%未満
2:6質量%以上、9質量%未満
1:6質量%未満
[実施例8、9、比較例9~12]
実施例2、3、比較例1~4で作製したシート状のたばこ材料を用いた以外は、実施例7と同様に実施し、加熱前後のグリセリン量の差の割合を算出した。結果を表3に示す。
Figure 0007277607000003
実施例1~3で得られたたばこ材料を用いた実施例7~9では、加熱前後のグリセリン量の差の割合が大きく、たばこスティック中のエアロゾル生成基材(グリセリン)を効率的に外部に放出することができた。実施例1~3で得られたたばこ材料は水分量が少ないため、水に潜熱としてヒーターの熱が奪われることが抑制され、エアロゾル生成基材(グリセリン)が効率的に加熱されたと推測される。また、実施例1~3で得られたたばこ材料は引張強度が高く、加熱した際にも繊維間構造が十分に維持されるため、エアロゾル生成基材(グリセリン)の気化成分が効率的に放出されたと推測される。
一方、比較例1及び2で得られたたばこ材料を用いた比較例9及び10では、特にシートの引張強度が低いため、エアロゾル生成基材(グリセリン)の気化成分が効率的に放出されず、加熱前後のグリセリン量の差の割合が実施例7~9よりも低くなったと推測される。また、比較例3及び4で得られたたばこ材料を用いた比較例11及び12では、特にシートの水分量が多いため、エアロゾル生成基材(グリセリン)が効率的に加熱されず、加熱前後のグリセリン量の差の割合が実施例7~9よりも低くなったと推測される。
本発明は以下の実施態様を含む。
[1]減圧環境下、液状の化合物中でたばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程を含み、
前記液状の化合物は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有するたばこ材料の製造方法。
[2]前記たばこ原料を前記液状の化合物中で処理する際の、前記液状の化合物の温度が60~100℃である[1]に記載のたばこ材料の製造方法。
[3]前記たばこ材料から前記液状の化合物の一部を除去する工程をさらに含む[1]又は[2]に記載のたばこ材料の製造方法。
[4]前記たばこ材料にエアロゾル生成基材を添加する工程をさらに含む[1]から[3]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[5]前記たばこ原料を乾燥する前に、たばこ原料を成型する工程をさらに含む[1]から[4]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[6]前記たばこ原料を成型する工程が、たばこ原料をシート状に成型する工程である[5]に記載のたばこ材料の製造方法。
[7]前記たばこ材料を調湿し、ボビンに巻き取る工程をさらに含む[6]に記載のたばこ材料の製造方法。
[8]前記たばこ原料がたばこ刻みである[1]から[4]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[9]前記たばこ原料を乾燥する前に、たばこ原料を凍結する工程をさらに含む[1]から[8]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[10]前記液状の化合物が、飽和又は不飽和脂肪酸、グリセリン、及びプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つである[1]から[9]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[11]前記飽和又は不飽和脂肪酸が、パーム油、ヤシ油、及びオリーブオイルからなる群から選択される少なくとも一つである[10]に記載のたばこ材料の製造方法。
[12]前記減圧環境における圧力が、500hPa以下である[1]から[11]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[13]前記乾燥において、前記たばこ材料の水分量を4質量%以下にする[1]から[12]のいずれかに記載のたばこ材料の製造方法。
[14]たばこを含むシートであって、
水分量が4質量%以下であり、かつ、引張強度が5N/15mm以上であるシート。
[15]前記シートが、水溶性バインダーと、1atmにおける沸点が180℃以上の化合物と、をさらに含み、
前記シートの外表面部よりも前記シートの中心部の方が、前記水溶性バインダーの濃度が高く、かつ、前記化合物の濃度が低い[14]に記載のシート。
[16][14]又は[15]に記載のシートを含む非燃焼加熱型香味吸引器具。
[17][16]に記載の非燃焼加熱型香味吸引器具と、
前記シートを加熱する加熱装置と、
を備える非燃焼加熱型香味吸引システム。
1 真空フライ釜
2 真空ポンプ
3 コンデンサー
4 液体
10 非燃焼加熱型香味吸引器具
11 たばこ含有セグメント
12 マウスピースセグメント
13 冷却セグメント
14 センターホールセグメント
15 フィルターセグメント
16 たばこ充填物
17 ラッパー
18 筒状部材
19 穿孔
20 第一の充填層
21 第一のインナープラグラッパー
22 第二の充填層
23 第二のインナープラグラッパー
24 アウタープラグラッパー
25 マウスピースライニングペーパー
30 非燃焼加熱型香味吸引器具
31 加熱装置
32 ボディ
33 ヒーター
34 金属管
35 電池ユニット
36 制御ユニット
37 凹部

Claims (12)

  1. たばこ原料を成型する工程と、
    減圧環境下、液状の化合物中で前記たばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程と、
    を含み、
    前記液状の化合物は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有するたばこ材料の製造方法。
  2. たばこ原料を凍結する工程と、
    減圧環境下、液状の化合物中で前記たばこ原料を処理することで前記たばこ原料を乾燥し、たばこ材料を製造する工程と、
    を含み、
    前記液状の化合物は、1atmにおいて180℃以上の沸点を有するたばこ材料の製造方法。
  3. 前記たばこ原料を前記液状の化合物中で処理する際の、前記液状の化合物の温度が60~100℃である請求項1又は2に記載のたばこ材料の製造方法。
  4. 前記たばこ材料から前記液状の化合物の一部を除去する工程をさらに含む請求項1から3のいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
  5. 前記たばこ材料にエアロゾル生成基材を添加する工程をさらに含む請求項1からのいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
  6. 前記たばこ原料を成型する工程が、たばこ原料をシート状に成型する工程である請求項に記載のたばこ材料の製造方法。
  7. 前記たばこ材料を調湿し、ボビンに巻き取る工程をさらに含む請求項6に記載のたばこ材料の製造方法。
  8. 前記たばこ原料がたばこ刻みである請求項1からのいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
  9. 前記液状の化合物が、飽和又は不飽和脂肪酸、グリセリン、及びプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つである請求項1からのいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
  10. 前記飽和又は不飽和脂肪酸が、パーム油、ヤシ油、及びオリーブオイルからなる群から選択される少なくとも一つである請求項に記載のたばこ材料の製造方法。
  11. 前記減圧環境における圧力が、500hPa以下である請求項1から10のいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
  12. 前記乾燥において、前記たばこ材料の水分量を4質量%以下にする請求項1から11のいずれか一項に記載のたばこ材料の製造方法。
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