JP7453912B2 - 均質化したアルカロイド含有材料を含むシートの調製のための方法、およびこの方法から調製された構成成分を含むエアロゾル形成物品 - Google Patents
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Description
本発明は、均質化したたばこ材料などの、均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを製造するための方法、およびこの方法から調製された構成成分を含むエアロゾル形成物品に関する。
今日では、たばこ製品の製造において、たばこ葉の他に均質化したたばこ材料も使用される。この均質化したたばこ材料は典型的に、カットフィラーの製造にあまり適していないたばこ植物の部分（例えば、たばこ茎またはたばこダスト）から製造される。典型的に、たばこダストは製造中にたばこ葉の取り扱いの間に副産物として作り出される。
また、エアロゾル発生物品のための均質化したたばこ材料の製造のための出発材料は、それゆえ、ほとんどがカットフィラーをブレンドするためのたばことサイズおよび物理的特性が同一であるたばこ葉であってもよい。
均質化したたばこ材料の考えられる形態としては、再構成たばこシートおよびキャストリーフが挙げられる。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、粉砕されたたばこと結合剤を混合してスラリーを形成する工程を含む。次にスラリーは、例えばいわゆるキャストリーフを製造するために、粘性のあるスラリーを、移動する金属ベルトの上へとキャスティングすることによって、たばこウェブまたはシートを作り出すために使用される。別の方法として、再構成たばこを作り出すために、粘性が低くかつ含水量が高いスラリーを、製紙と似たプロセスで使用することができる。
均質化したたばこ材料のシートまたはウェブは、一般に移動する金属ベルトから排出されてからボビンに巻き取られるが、さらに加工されてエアロゾル形成物品のエアロゾル形成基体として含まれるためには巻き出される必要がある。
その生産性について、均質化したたばこ材料を含むシートを形成するプロセスを改善または修正することが望ましい。
実際には、均質化したたばこ材料を含むシートは、その一貫性、熱に対する感度、粘性または引張強さの低さのために取り扱いおよび保管が困難である場合があり、また、シートを取り扱うために高過ぎる力を用いた場合には、シートが容易に破損する場合がある。例えば、均質化したたばこ材料のシートは、ボビンにコイル状に巻かれると、シートが位置付けられる移動する金属ベルトから取り外すこと、または巻き出すことが困難でありうる。
さらに、均質化したたばこ材料のシートを含むボビンはまた、搬送が困難でありうる。さらに、そうでなければ、均質化したたばこ材料シートの巻き取りが一緒に結合して巻き出しを損なうことがあるため、ボビンは非常に短い時間枠内で使用されることが好ましい。その結果、こうしたボビンの安全在庫を構築することも困難な作業となる可能性がある。
したがって、その上で搬送される移動ベルトから容易に取り外される、アルカロイド含有材料のシートを製造するための方法に対するニーズがある。ボビンからの巻き出しが容易であり、したがって材料の連続的な、一定の、そして規則的な、下流装置への供給を提供することを可能にし、その結果、残りの製造ラインで全体的な製造レートを増加させて、製造を向上させることができる、アルカロイド含有材料のシートを製造するための方法に対するニーズがある。
本発明は上記のニーズの少なくとも一つを満たしうる。
一態様では、本発明は、均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを調製するための方法に関し、該方法は、アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、水、エアロゾル形成体および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第一の添加剤とを含む混合物を形成することであって、第一の添加剤の量は、混合物の総重量の約０．１重量パーセント～約５０重量パーセントである、形成することと、混合物に、混合物１キログラム当たり少なくとも約２０ワット時の機械的エネルギーを適用することと、混合物を、水、エアロゾル形成体および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成することと、スラリーからシートを形成することと、を含む。
別の態様では、本発明は、均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを調製するための方法に関し、該方法は、アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、混合物の総重量の約０．１重量パーセント～約５０重量パーセントのある量の水とを含む混合物を形成することと、混合物に、混合物１キログラム当たり少なくとも約２０ワット時の機械的エネルギーを適用することと、混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成することと、スラリーからシートを形成することと、を含む。
別の態様では、本発明は、均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを調製するための方法に関し、該方法は、アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、混合物の総重量の約０．１重量パーセント～約５０重量パーセントの第一の量の水とを含む混合物を形成することと、混合物に、混合物１キログラム当たり少なくとも約２０ワット時の機械的エネルギーを適用することと、混合物を、スラリーの総重量の約５５重量パーセント～約９０重量パーセントの第二の量の水と組み合わせてスラリーを形成することと、スラリーからシートを形成することと、を含む。
本発明の方法では、アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、水、エアロゾル形成体および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第一の添加剤との混合物が形成される。この混合物では、第一の添加剤の量は、混合物の総重量の約０．１重量パーセント～約５０重量パーセントである。
混合物１キログラム当たり少なくとも約２０ワット時の機械的エネルギーがこの混合物に適用される。理論に拘束されるものではないが、これらの条件において、第一の添加剤はアルカロイド含有材料に含有される澱粉と相互作用してこれを修飾し、その結果、結果として得られる混合物は、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含む第二の添加剤と組み合わせられてスラリーを形成すると、一貫性、熱に対する感度、粘性または引張強さに関して改善された特性を示すシートをもたらしうる。
本明細書で使用される「シート」という用語は、実質的にその厚さより大きい幅および長さを有する薄層状の要素を意味する。シートの幅は、約１０ミリメートルより大きいことが好ましく、約２０ミリメートルまたは約３０ミリメートルより大きいことがより好ましい。シートの幅は、約１００ミリメートル～約３００ミリメートルであることがなおより好ましい。
「アルカロイド含有材料」は、一つ以上のアルカロイドを含有する材料である。アルカロイドはニコチンを含んでもよい。ニコチンは、例えば、たばこの中に見出されうる。アルカロイド含有材料は、好ましくはたばこである。
アルカロイドは、塩基性の窒素原子を主に含有する天然の化合物の群である。この群はまた、中性、およびさらに弱酸性特性を有する一部の関連する化合物も含む。類似の構造の一部の合成化合物もアルカロイドと呼ばれる。炭素、水素、窒素に加えて、アルカロイドはまた、酸素、硫黄、および、より稀に塩素、臭素、リンなどのその他の要素も含みうる。
アルカロイドは細菌、真菌、植物、動物を含む多種多様な生物体によって生成される。これらは、これらの生物体の粗抽出物から酸塩基抽出によって精製されうる。カフェイン、ニコチン、テオブロミン、アトロピン、ツボクラリンがアルカロイドの例である。
本明細書で使用される場合、「澱粉」はアルカロイド含有材料の一部である。澱粉は、独立して添加されてもよい。
澱粉は、グリコシド結合によって結合された多数のグルコース単位からなる高分子炭水化物である。澱粉は、ほとんどの緑色の植物体によってエネルギー貯蔵として生成される。澱粉は、ヒトの食事における最も一般的な炭水化物であり、ジャガイモ、コムギ、トウモロコシ（コーン）、米、およびたばこのような植物に含有される。澱粉は、二つのタイプのポリマー分子、直鎖および環状アミロース、および分枝状アミロペクチンからなり、半結晶粒状状態で植物内にある。本明細書で使用される「スラリー」という用語は、スラリーがなおも液体様、粘性またはペースト状の挙動を示す場合に、異なる液体様、粘性またはペースト状の材料の乳濁液を含み、特定の量の固体粒子を含みうる、液体様、粘性またはペースト状の材料を意味する。
本明細書で使用される「均質化したたばこ材料」という用語は、アルカロイドニコチンを含有する、粒子状たばこを凝集することによって形成される材料を意味する。それ故に、アルカロイド含有材料は、均質化したたばこ材料とすることができる。
均質化したたばこ材料の最も一般的に使用される形態は、再構成たばこシートおよびキャストリーフである。均質化したたばこ材料シートを形成するプロセスは一般的に、たばこダストと結合剤を混合してスラリーを形成する工程を含む。次に、たばこシートを作り出すためにスラリーが使用される。例えば、粘性のあるスラリーを、移動する金属ベルト上にキャスティングすることによって、いわゆるキャストリーフを製造する。別の方法として、再構成たばこを作り出すために、粘性が低くかつ含水量が高いスラリーを、製紙と似たプロセスで使用することができる。
たばこのシート材料は、再構成シート材料と呼ばれることができ、たばこ組成物を形成するために、粒子状のたばこ（例えば、再構成たばこ）またはたばこ粒子状のブレンド、湿潤剤、および水性溶剤を使用して形成されうる。このたばこ組成物は次に、キャスティング、押出成形、圧延、またはプレスされて、たばこ組成物からシート材料を形成する。紙様の材料を作製するためにたばこの微粉が使用される湿式プロセス、またはたばこの微粉が結合剤材料と一緒に混合されて、移動するベルトの上にキャスティングされてシートを形成するキャストリーフプロセスを利用して、たばこのシートを形成することができる。
均質化したたばこ材料シートは次に、ボビンに巻き込まれて、さらに処理するため、例えばエアロゾル形成物品の部分となるためには、巻き出される必要があり、これがエアロゾル形成物品のエアロゾル形成基体に含まれるようになりうる。「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品では、エアロゾル形成基体はエアロゾルを形成するがたばこ材料の燃焼を防止するために、比較的低い温度に加熱される。さらに、均質化したたばこシート中に存在するたばこは典型的に唯一のたばこであるか、このような「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品の均質化したたばこ材料中に存在するたばこの大半を含む。これは、このような「燃やさない加熱式」エアロゾル発生物品によって発生されるエアロゾル組成物が実質的に、均質化したたばこ材料のみに基づくことを意味する。
本明細書で使用される「エアロゾル形成材料」という用語は、加熱に伴い揮発性化合物を放出してエアロゾルを生成する能力を有する材料を意味する。たばこは、その他の化合物と一緒に、エアロゾル形成材料、特にエアロゾル形成体を含む均質化したたばこのシートとして分類されうる。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成材料を含みうるか、またはエアロゾル形成材料から成ってもよい。
均質化したたばこ材料の特性は、後者を含むシートを形成するためのプロセスに影響を与えうる。
実際、一般に、均質化したたばこ材料は「粘着性」である、すなわち、隣接した物体に接着し、また同時に比較的低い引張強さを有し、どちらかというと脆弱性である。理論に束縛されるものではないが、このような特性は、均質化したたばこ材料中のグアーおよびグリセリンなどの結合剤およびエアロゾル形成体の存在に起因すると考えられる。
本発明の方法によれば、アルカロイド含有材料のシートが製造される。
アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、水、エアロゾル形成体および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第一の添加剤との混合物が形成される。
この混合物では、第一の添加剤の量は、混合物の総重量の約０．１重量パーセント～約５０重量パーセントである。第一の添加剤の重量は、混合物の総重量の０．１～５０パーセントを表す。
混合物中の第一の添加剤の量とアルカロイド含有材料の澱粉の量との重量比（すなわち、混合物中の第一の添加剤の重量と澱粉の重量との比）は、約２～約８０であることが好ましい。
第一の添加剤の量は、混合物の総重量の約５重量パーセント～約４０重量パーセントであることが好ましく、約１０重量パーセント～３０重量パーセントであることがより好ましい。
混合物は、上述の群からの複数の第一の添加剤を含みうる。粒子および第一の添加剤は、任意の公知のツールによって混合されることが好ましい。
第一の添加剤は水であることが好ましい。混合物中の、混合物の総重量に対する水の量は、約５重量パーセント～約３０重量パーセントであることが好ましく、約１０重量パーセント～約２０重量パーセントであることがより好ましく、約１０重量パーセント～約１８重量パーセントであることがさらにより好ましい。
その後、この混合物に、混合物１キログラム当たり少なくとも約２０ワット時の機械的エネルギーを適用する。
エネルギーは、任意の公知の手段、例えば、攪拌、混合、または他の方法によって適用される。
これらの条件では、第一の添加剤は、アルカロイド含有材料に含有される澱粉と相互作用し、場合によっては澱粉を修飾する。特定の理論に束縛されることを望むものではないが、第一の添加剤は、澱粉のアミロースおよびアミロペクチンポリマーと相互作用して、その結晶質および顆粒状構造を修飾しうる。
このようにして、澱粉は、結果として得られる混合物の特性を修飾し、その後、混合物は、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含む第二の添加剤と組み合わせられて、スラリーを形成する。次に、スラリーからシートが形成され、シートは、エアロゾル発生物品の構成成分として使用されるのに最適な、一貫性、熱に対する感度、粘性または引張強さの特性を示す場合がある。特に、シートは、同一のスラリーから形成されるが、シートの形成前に、アルカロイド含有材料の澱粉構成成分が、適用される機械的エネルギーの特定の条件下で特定の量の第一の添加剤と相互作用しないシートと比較して、改善された引張強さ、良好な熱抵抗性、または低い粘性または良好な一貫性を有しうる。
第二の添加剤は、機械的エネルギーが混合物に適用された後に添加されることが好ましい。
スラリーを形成することは、混合物を、スラリーの総重量の約５５重量パーセント～約９０重量パーセントの量の水と組み合わせることを含むことが好ましい。水は第二の添加剤とすることができ、またはさらなる第二の添加剤とともに添加してもよい。
スラリーを形成する工程は、第二の添加剤を混合物と混合することを含むことが好ましい。
さらに、シートは、同一のスラリーから形成されるが、シートの形成前に、アルカロイド含有材料が、適用される機械的エネルギーの特定の条件下で特定の量の第一の添加剤と相互作用しないシートと比較して、不良が少ない滑らかな表面などの、良好な表面属性を示しうる。
さらに、同一のスラリーは、その粘性および密度に関連する最適な特性を示しうるが、これは時間の経過とともに安定したままでありうる。
アルカロイド含有材料の粒子は、約０．０２ミリメートル～約０．３ミリメートルの平均サイズを有することが好ましい。平均サイズは、約０．０５ミリメートル～約０．２ミリメートルであることがより好ましい。
約０．０２ミリメートル～約０．３ミリメートルの平均サイズは、たばこ細胞が少なくとも部分的に破壊されうるサイズを表す。こうした平均サイズを有するアルカロイド含有材料の使用は、有利なことにアルカロイド含有材料の下流の加工工程における滑らかかつ均一なスラリーをもたらす。
第一の添加剤は水を含むことが好ましい。
第一の添加剤は結合剤を含むことが好ましい。
第一の添加剤として使用される結合剤は、本明細書の以下に記述されるガムまたはペクチンのうちのいずれかとしうる。結合剤として使用されうる、ガムの記述的な検討のためには、Ｇｕｍｓ Ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ Ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｆｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ（Ｇ．Ｏ．Ｐｈｉｌｌｉｐ ｅｔ ａｌ．ｅｄｓ．１９８８）、Ｗｈｉｓｔｌｅｒ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｇｕｍｓ：Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ Ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ （２ｄ ｅｄ．１９７３）、およびＬａｗｒｅｎｃｅ，Ｎａｔｕｒａｌ Ｇｕｍｓ Ｆｏｒ Ｅｄｉｂｌｅ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ，Ｎｏｙｅｓ Ｄａｔａ Ｃｏｒｐ．（１９７６）を参照されたい。
任意の結合剤を採用してもよいが、好ましい結合剤は、天然ペクチン（果実ペクチン、柑橘類ペクチン、またはたばこペクチンなど）、グアーガム（ヒドロキシエチルグアーおよびヒドロキシプロピルグアーなど）、ローカストビーンガム（ヒドロキシエチルおよびヒドロキシプロピルローカストビーンガムなど）、アルギネート、デンプン（変性デンプンまたは誘導体化デンプンなど）、セルロース（メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシメチルセルロース、およびカルボキシメチルセルロースなど）、タマリンドガム、デキストラン、プラロン、コンニャク粉、キサンタンガム、およびこれに類するものである。第一の添加剤で使用するために特に好ましい結合剤はグアーである。
第一の添加剤は、エアロゾル形成体を含むことが好ましい。
第一の添加剤として適切なエアロゾル形成体は当業界で公知であり、一価アルコール（メントールなど）、多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３－ブタンジオールおよびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノ－、ジ－またはトリアセテートなど）、およびモノ－、ジ－またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これらに限定されない。
好ましいエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。
混合物の形成工程は、混合物の乾燥質量基準で重量当たり約２パーセント～約３０パーセントの量の還元糖を添加することが好ましく、混合物の乾燥質量基準で重量当たり約５パーセント～約２５パーセントの量の還元糖を添加することがより好ましく、混合物の乾燥質量基準で重量当たり約１０パーセント～約１５パーセントの量の還元糖を添加することがより好ましく、そして混合物の乾燥質量基準で重量当たり約１１パーセント～約１４パーセントの量の還元糖を添加することがさらにより好ましい。
還元糖は、機械的エネルギーが混合物に適用されると、アルカロイド含有材料を修飾し、その結果、結果として得られる材料は、還元糖が添加されていないアルカロイド含有材料と比較して、アルカロイド含有材料の組成物について異なる特性を有しうる。これらの差異は、シートの最終的な特性に影響する。
還元糖とアルカロイド含有材料との間の反応は、特に、アンモニアおよびアンモニウム含有化合物が後者に含有される場合に、生じる可能性がある。この反応は、アルカロイド含有材料の組成を修飾し、その結果、結果として得られる材料は、還元糖が添加されていないアルカロイド含有材料と比較して、少ない量のアンモニアまたはアンモニウム含有化合物を有するため、該材料から発生するエアロゾルは、所望の、または例えば風味において異なる特性を示しうる。
この還元糖の量は、最終製品において所望の特性を得るために最適であることが証明されている。例えば、所望のレベルのアンモニアが得られうる。
還元糖は、グルコース、フルクトース、キシロース、リボース、ガラクトース、およびこれらの混合物から選択されることが好ましい。還元糖は、グルコース、フルクトース、およびこれらの混合物であることがより好ましい。
還元糖は、粉末形態の、液体形態の、またはスラリー形態のアルカロイド含有材料と混合されることが好ましい。
アルカロイド含有材料は、還元糖と混合する前に任意の所望の形態にありうる。
第一の添加剤の量は、アルカロイド含有材料の澱粉構成成分の乾燥質量基準で重量当たり約１０パーセント～約７０パーセントであることが好ましく、アルカロイド含有材料の澱粉構成成分の乾燥質量基準で重量当たり約２０パーセント～約６０パーセントであることがより好ましく、アルカロイド含有材料の澱粉構成成分の乾燥質量基準で重量当たり約３０パーセント～約５０パーセントであることがさらにより好ましい。
混合物１キログラム当たり少なくとも約５０ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることが好ましく、混合物１キログラム当たり少なくとも約１００ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることがより好ましく、混合物１キログラム当たり少なくとも約１５０ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることがより好ましく、混合物１キログラム当たり約１５０ワット時～約３５０ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることがより好ましく、混合物１キログラム当たり約２００ワット時～約３００ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることがより好ましく、混合物１キログラム当たり約２２５ワット時～約２７５ワット時の機械的エネルギーが混合物に適用されることがさらにより好ましい。
適用される機械的エネルギーは、ニコチン損失を回避または最小化するために、混合物１キログラム当たり約３５０ワット時より低いことが好ましい。
混合物に機械的エネルギーを適用する工程は、混合物を押出成形することを含むことが好ましい。
押出成形は、材料、この場合には上記混合物を、所望の断面のダイを通して押し出してオブジェクトを生成するために使用されるプロセスである。ダイにおいて混合物は、圧縮応力と剪断応力に遭遇する。したがって、混合物は、エネルギーを実質的に吸収する間に、押出成形機の入力から出力へと押し出される。
押出成形は、機械的エネルギーを混合物に適用する好ましい方法であり、第一の添加剤と、アルカロイド含有材料の澱粉構成成分との相互作用の改善に寄与しうる。
機械的エネルギーを適用する工程は、約１９０℃以下の温度で実施されることが好ましく、約３０℃～約１９０℃の温度で実施されることがより好ましい。エネルギーを適用する工程の間に到達する最大温度は、約１４０℃～約１９０℃であることがより好ましく、約１７５℃～約１８５℃であることがさらにより好ましい。
押出成形温度は、第一の添加剤とアルカロイド含有材料に含有される澱粉との間の相互作用に影響を与えうる。押出成形機におけるこの押出成形温度は、第一の添加剤とアルカロイド含有材料に含有される澱粉との間の相互作用を得るために最適であることが証明されている。
押出成形の押出成形時間などのその他の処理条件も、第一の添加剤とアルカロイド含有材料の澱粉との間の相互作用に影響を与えうるため、関連因子でありうる。
機械的エネルギーを適用する工程は、約１０秒～約８０秒の適用時間の間実施されることが好ましく、約１０秒～約６０秒の適用時間の間実施されることがより好ましく、約１５秒～約５０秒の適用時間の間実施されることがより好ましく、約２０秒～約３０秒の適用時間の間実施されることがより好ましく、約２２秒～約２７秒の適用時間の間実施されることがさらにより好ましい。
本発明の方法では、第二の添加剤は、第一の添加剤と同一でもよく、または異なってもよい。
第二の添加剤は水を含むことが好ましい。
第二の添加剤は結合剤を含むことが好ましい。第二の添加剤で使用される結合剤は、第一の添加剤に関して上述したガムまたはペクチンのいずれかでありうることが好ましい。第二の添加剤で使用するために特に好ましい結合剤はグアーである。
第二の添加剤は、エアロゾル形成体を含むことが好ましい。第二の添加剤で使用されるエアロゾル形成体は、第一の添加剤に関して上述したエアロゾル形成体のいずれかとしうる。第二の添加剤における好ましいエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。
第二の添加剤の量は、スラリーの乾燥質量基準で重量当たり約２００パーセント～約５５０パーセントであることが好ましく、スラリーの乾燥質量基準で重量当たり約２００パーセント～約５００パーセントであることがより好ましい。
スラリーは、乾燥質量基準で約４５パーセント～約９３パーセントのアルカロイド含有材料の粒子を含むことが好ましい。スラリーは、乾燥質量基準で約６５パーセント～約８３パーセントのアルカロイド含有材料の粒子を含むことがより好ましい。
スラリーは、乾燥質量基準で約１パーセント～約１０パーセントの結合剤を含むことが好ましい。スラリーは、乾燥質量基準で約４パーセント～約８パーセントの結合剤を含むことがより好ましい。
スラリーは、乾燥質量基準で約５パーセント～約３０パーセントのエアロゾル形成体を含むことが好ましい。スラリーは、乾燥質量基準で約１５パーセント～約２５パーセントのエアロゾル形成体を含むことがより好ましい。
スラリーは、乾燥質量基準で約１５０パーセント～約５００パーセントの水を含むことが好ましい。
シート形成工程の前に、スラリーは、重量当たり約１０パーセント～約９０パーセントの含水量を有することが好ましく、重量当たり約２０パーセント～約８０パーセントの含水量を有することがより好ましく、重量当たり約４０パーセント～約８０パーセントの含水量を有することがなおより好ましく、約６０パーセント～約８０パーセントの含水量を有することがさらにより好ましい。
本発明の方法では、スラリーを形成する工程は、スラリーを均質化することを含むことが好ましい。
本発明の方法では、スラリーを均質化する工程は、約２０℃～約６０℃の温度で実施されることが好ましく、約２５℃～約５５℃で実施されることがより好ましい。
本発明の方法は、アルカロイド含有材料にセルロース繊維を添加することを含むことが好ましい。
セルロース繊維がスラリー内に導入されてもよい。スラリー内のへのセルロース繊維の導入は、典型的にはアルカロイド含有材料の引張強さを増加し、強化剤として作用する。従って、セルロース繊維を添加することは、アルカロイド含有材料の弾力性を増加する場合がある。
均質化したたばこ材料などのアルカロイド含有材料に添加するためのセルロース繊維は当業界で公知であり、これには針葉樹の繊維、広葉樹の繊維、ジュート繊維、亜麻繊維、たばこ繊維、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。セルロース繊維は、パルプ化に加えて、精製、機械的パルプ化、化学的パルプ化、漂白、硫酸塩パルプ化、およびこれらの組み合わせなどの適切な処理を受けてもよい。
セルロース繊維は、たばこ茎材料、葉柄または他のたばこ植物材料を含む場合がある。木材繊維などのセルロース繊維はリグニン含有量が低いことが好ましい。別の方法として、植物繊維などの繊維を上記の繊維とともに、またはその代替として使用してもよく、これには大麻および竹が含まれる。
セルロース繊維の長さは有利なことに、約０．２ミリメートル～約４ミリメートルである。セルロース繊維の重量当たり平均長さは、約１ミリメートル～約３ミリメートルであることが好ましい。
さらに、アルカロイド含有材料に既に存在するセルロース繊維に加えて、そのアルカロイド含有材料に添加されるセルロース繊維の量は、スラリーの総重量の乾燥質量基準で約１パーセント～約７パーセントであることが好ましい。
本発明の方法は、さらなるアルカロイド含有材料をスラリーに添加する工程を含むことが好ましい。
スラリーからシートを形成する工程は、スラリーをシート内にキャスティングすることを含むことが好ましい。
本発明の方法は、均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを乾燥する工程を含むことが好ましい。
均質化したアルカロイド含有材料を含むシートは、乾燥後、重量当たり約７パーセント～約１５パーセントの含水量を有することが好ましい。
均質化したアルカロイド含有材料を含むシートは、乾燥質量基準で約４５パーセント～約９３パーセントのアルカロイド含有材料を含むことが好ましい。
アルカロイド含有材料は、均質化したたばこ材料を含むことが好ましい。こうした場合、材料に含有されるアルカロイドはニコチンを含みうる。
本発明の第二の態様によれば、本発明は、本発明の第一の態様による方法から調製された構成成分を含む、エアロゾル形成物品に関する。
第二の態様の利点については、第一の態様を参照しながら既に概説したため、ここでは繰り返さない。
本発明によるエアロゾル形成物品は、フィルター付き紙巻たばこ、またはたばこ材料が燃焼して煙を形成するその他の喫煙物品の形態であってもよい。本発明は、たばこ材料を燃焼ではなく加熱してエアロゾルを形成する物品、および燃焼又は加熱を用いずにたばこ材料からニコチン含有エアロゾルを生成する物品をさらに包含する。
本発明によるエアロゾル形成物品は、完全な組み立てられたエアロゾル形成物品であってもよく、または例えば加熱式喫煙装置の消耗部品などの、エアロゾルを生成するために組み立てられた物品を提供する目的で一つ以上の他の構成要素と組み合わせられるエアロゾル形成物品の構成要素であってもよい。
エアロゾル形成物品は、ユーザーの口を通してユーザーの肺の中へと直接吸入可能なエアロゾルを生成する物品であってもよい。エアロゾル形成物品は、紙巻たばこなどの従来の喫煙物品と似ていてもよく、またたばこを含んでもよい。エアロゾル形成物品は使い捨てであってもよい。エアロゾル形成物品は、別の方法として、部分的に再利用可能であってもよく、また補充可能又は交換可能なエアロゾル形成基体を備えてもよい。
エアロゾル形成物品は、可燃性紙巻たばこも含んでもよい。好ましい実施形態において、エアロゾル形成物品は実質的に円筒状であってもよい。エアロゾル形成物品は、実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成物品は、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。エアロゾル形成物品は、約３０ミリメートル～約１００ミリメートルの全長を有してもよい。エアロゾル形成物品は、約５ミリメートル～約１２ミリメートルの外径を有してもよい。
本発明のすべての態様では、アルカロイド含有材料は、均質化したたばこ材料であることが好ましい。こうした場合、材料に含有されるアルカロイドはニコチンを含みうる。
均質化したたばこシートは、たばこ葉（例えば、たばこ茎およびラミナなど）から粉砕されたたばこ粒子を含む。
均質化したたばこシートはまた、たばこの処理、取り扱い、および移送中に形成された少量のたばこダスト、たばこ微粉、およびその他の粒子状たばこ副産物のうちの一つ以上を含んでもよい。
均質化したたばこ材料中に存在するたばこは、たばこの大部分、または実質的に、エアロゾル発生物品中に存在するたばこの総量さえも構成してもよい。
本発明の特定の実施形態を、以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。
最初に図１を参照すると、本発明による均質化したアルカロイド含有材料のシートの製造方法が表される。
第一の工程１００では、アルカロイド含有材料の粒子、還元糖および第一の添加剤の混合物が形成される。アルカロイド含有材料は、アルカロイドニコチンを含有するたばこ材料である。さらに、たばこは澱粉を含有する。還元糖はフルクトースである。第一の添加剤は水である。
混合物は、（総混合物の重量パーセントで）
６４～８２％のたばこ粉末、
８～１８％の添加された糖、
１０～１８％の添加された水、を含むことが好ましい。
６４～８２％のたばこ粉末、
８～１８％の添加された糖、
１０～１８％の添加された水、を含むことが好ましい。
方法は、例えば、混合物が、入口２０１および出口２０２を含む押出成形機２００（図２に表される）においてエネルギーを受ける、さらなる工程１０１を含む。押出成形機２００において、混合物は、図２で矢印２０３によって示される、入口２０１と出口２０２との間に画定される押出成形の方向に沿って移動し、熱機械的処理に供される。
混合物１キログラム当たり約１８０～約４３５ワット時の機械的エネルギーが適用されることが好ましい。機械的エネルギーは、混合物１キログラム当たり約２２５ワット時～混合物１キログラム当たり約２７５ワット時であることがより好ましい。
エネルギー適用の間、例えば押出成形機において、還元糖は、たばこ材料のアンモニアとアンモニウム含有化合物との反応を受けることが好ましい。さらに、たばこ中に存在する澱粉も水との反応を受ける。
図３では、本発明の方法の押出成形プロセスの押出成形の方向２０３に沿った概略的な熱プロファイルが示される。押出成形は、考えられるエネルギー適用の一例である。
図１の工程１０１は、混合物が押出成形機２００に供給される下位工程３０１を含む。
下位工程３０１の後、工程１０１は、押出成形機２００の内側に存在する混合物を約１９０℃以下の第一の温度に加熱するさらなる下位工程３０２を含む。第一の温度は約９０℃～約１９０℃であることが好ましく、約１４０℃～約１９０℃であることがより好ましく、約１７５℃～約１８５℃であることがさらにより好ましい。加熱は、押出成形機２００の第一の部分２０４において実施されることが好ましい。押出成形機の第一の部分における滞留時間は、約１８秒～約２２秒であることが好ましい。
混合物を第一の温度へと加熱する下位工程３０２の後、押出成形機２００の内側に存在する混合物を、第一の温度から７０℃以下の第二の温度へと冷却するさらなる下位工程３０３が実施される。第二の温度は約３０℃～約７０℃であることが好ましく、約３５℃～約５０℃であることがより好ましく、約３５℃～約４５℃であることがさらにより好ましい。冷却は、押出成形機２００の第一の部分２０４の押出成形の方向２０３に下流にある、押出成形機２００の第二の部分２０５内で実行されることが好ましい。押出成形機の第二の部分２０５内の滞留時間は、約１８秒～約２２秒であることが好ましい。
図３に示すように、押出成形工程１０１は、混合物を冷却する工程の前に、ある特定の滞留時間の間、好ましくは押出成形機２００の第一の部分２０４内に、混合物を第一の温度に維持することを含みうる。この滞留時間は、約６秒～約４０秒であることが好ましい。この滞留時間は約７秒～約１１秒であることがより好ましい。
第一の温度から第二の温度まで混合物を冷却する下位工程３０３の後、混合物を第二の温度で押出成形機２００から排出する、さらなる工程３０４が実施される。このようにして、たばこ混合物は、押出成形プロセスの前のたばこ材料と比較して、アンモニアまたはアンモニウム含有化合物のより低い量を有する。さらに、澱粉は水と反応してもよい。
押出成形された混合物は、たばこ粉末は同一のままであるが、スラリーが（重量パーセントで）、
５～８％の水、
２～６％の糖類（これらはアンモニアと反応している）を含有する、というこれらの特性を有することが好ましい。
５～８％の水、
２～６％の糖類（これらはアンモニアと反応している）を含有する、というこれらの特性を有することが好ましい。
押出成形工程１０１の後、押出成形された混合物は後続のスラリー調製工程１０２で使用される。
スラリー調製工程１０２の前またはスラリー調製工程１０２の間に、本発明の方法は、二つのさらなる工程、繊維を水中に均一に分散して精製するためにセルロース繊維５と水６をパルプ化するパルプ調製工程１０３と、エアロゾル形成体７と結合剤８を予混合する懸濁液調製工程１０４とを含む。エアロゾル形成体７はグリセロールを含み、結合剤８はグアーを含むことが好ましい。有利なことに、懸濁液調製工程１０４は、水を導入することなくグアーとグリセロールとを予混合することを含む。
スラリー調製工程１０２は、エアロゾル形成体と結合剤の予混合溶液をスラリー混合タンクに移動することと、パルプをスラリー混合タンクに移動することとを含むことが好ましい。さらに、スラリー調製工程は、押出成形機を出た押出成形されたたばこ粉末を、パルプが入ったスラリー混合タンクへと投与し、グアーとグリセロールの懸濁液を投与することを含む。追加的なたばこ粉末を添加してもよい。この工程は、スラリーの均一性および均質性を確保するために高剪断ミキサーを用いてスラリーを処理する工程も含むことがより好ましい。
スラリー調製工程１０２はまた、水を添加する工程を含むことが好ましく、所望の粘性および含水量を得るためにスラリーに水が添加される。
スラリーの組成は、以下のようであることが好ましい。
押出成形機から出た混合物をセルロース繊維と混合する。得られた混合物を（予混合したグアーガムグリセリン）および水と混合して、以下の（重量パーセントで）、
－ 押出成形プロセスから出た１５～３０％のたばこ混合物、
－ ６５～７５％の水、
－ ０．５～１．５％の添加されたセルロース繊維、
－ ０．１～１％のグアーガム、
－ ２～７％のグリセリン、のスラリーを得る。
－ 押出成形プロセスから出た１５～３０％のたばこ混合物、
－ ６５～７５％の水、
－ ０．５～１．５％の添加されたセルロース繊維、
－ ０．１～１％のグアーガム、
－ ２～７％のグリセリン、のスラリーを得る。
均質化したたばこ材料を含むシートを形成するために、工程１０２によって形成されたスラリーは、キャスティング工程１０５でキャストされることが好ましい。このキャスティング工程１０５は、キャスティングステーションにスラリーを搬送することと、支持体上で均質でフィルム厚さが均一なシートへとスラリーをキャスティングすることとを含むことが好ましい。キャスティング中、キャストシートの厚さ、含水量、および密度がキャスティングの直後に制御されることが好ましく、またプロセス全体にわたりスラリー測定装置を使用して連続的にモニターしてフィードバック制御することもより好ましい。
次に、均質化したキャストシートは、例えば無限ステンレス鋼製ベルトドライヤーでキャストシートを均一かつ穏やかに乾燥することを含む、乾燥工程１０６で乾燥される。無限ステンレス鋼製ベルトドライヤーは、個別の制御可能ゾーンを備えてもよい。乾燥工程は、各乾燥ゾーンで穏やかな乾燥プロファイルを確保するために各乾燥ゾーンにおけるキャストシート温度をモニターすることと、均質化したキャストウェブが形成される支持体を加熱することとを含むことが好ましい。乾燥プロファイルは、いわゆるＴＬＣ乾燥プロファイルであることが好ましい。
ウェブ乾燥工程１０６の最後に、乾燥したウェブ中の含水量および存在する欠陥の数を測定するために、モニターする工程（図示せず）が実行される。
標的とされた含水量まで乾燥した均質化したたばこを含むシートは、次に、例えば、単一のマスターボビンを形成するために、巻き取り工程１０７で巻き取られることが好ましい。本発明による均質化したたばこを含むシートの特性が改善されるために、シートは、シートの著しい破損なしにマスターボビンから容易に排出または巻き出され、全体的なプロセスの生産性が増大する。その後、切り込みを入れて小さいボビンを形成するプロセスによって、より小さいボビンの製造を実施するために、このマスターボビンが容易に使用されうる。その後、エアロゾル発生物品（図示せず）の製造のために、より小さいボビンを使用してもよい。
Claims (15)
- 均質化したアルカロイド含有材料を含むシートを調製するための方法であって、前記方法が、
－ アルカロイド含有材料の粒子および澱粉と、水、エアロゾル形成体および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第一の添加剤とを含む混合物を形成することであって、前記第一の添加剤の量が、前記混合物の総重量の０．１重量パーセント～５０重量パーセントである、形成することと、
－ 前記混合物に、前記混合物１キログラムあたり少なくとも２０ワット時の機械的エネルギーを適用して、前記第一の添加剤が、前記澱粉のアミロースおよびアミロペクチンポリマーと相互作用して、その結晶質および顆粒状構造を修飾するようにすることと、
－ 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成することであって、
－ 前記混合物を、前記スラリーの総重量の５５重量パーセント～９０重量パーセントの量の水と組み合わせることを含む、形成することと、
－ 前記スラリーからシートを形成することと、を含む方法。 - 前記機械的エネルギーが前記混合物に適用された後に前記第二の添加剤が添加される、請求項１に記載の方法。
- 前記アルカロイド含有材料の前記粒子が、０．０２ミリメートル～０．３ミリメートルの平均サイズを有する、請求項１～２のいずれか一項に記載の方法。
- 混合物を形成する前記工程が、前記混合物の乾燥質量基準で重量当たり２パーセント～３０パーセントの量の還元糖を添加することを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物に機械的エネルギーを適用する前記工程が、
前記混合物を押出成形することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。 - 前記混合物に前記混合物１キログラム当たり少なくとも２０ワット時の機械的エネルギーを適用する前記工程が、１９０℃以下の温度で実施される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物に前記混合物１キログラム当たり少なくとも２０ワット時の機械的エネルギーを適用する前記工程が、１０秒～８０秒の適用時間の間実施される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成する前記工程が、前記スラリーの乾燥質量基準で重量当たり１５０パーセント～６００パーセントの量の第二の添加剤を添加することを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成する前記工程が、前記スラリーが、乾燥質量基準で４５パーセント～９３パーセントの前記アルカロイド含有材料の前記粒子を含むようなものである、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成する前記工程が、前記スラリーが、乾燥質量基準で１パーセント～１０パーセントの前記結合剤を含むようなものである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成する前記工程が、前記スラリーが、乾燥質量基準で５パーセント～３０パーセントの前記エアロゾル形成体を含むようなものである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物を、水、エアロゾル形成体、および結合剤からなる群から選択される構成成分を含むある量の第二の添加剤と組み合わせてスラリーを形成する前記工程が、前記スラリーが、乾燥質量基準で１５０パーセント～５００パーセントの水を含むようなものである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
- － セルロース繊維を、前記アルカロイド含有材料に添加することを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカロイド含有材料がたばこ材料である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記均質化したアルカロイド含有材料を含む前記シートを乾燥する工程を含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
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