JPWO2018008608A1 - 吸着剤、その吸着剤を有する喫煙物品用フィルター、およびその喫煙物品用フィルターを有する喫煙物品 - Google Patents

Abstract

周囲への油染みが生じず、特定範囲の炭化水素の吸着性に優れた吸着剤を提供する。具体的には、顆粒基材、融点が５０℃以上の油脂及びポリオールを含む顆粒状の吸着剤を提供する。

Description

本発明は、吸着剤、その吸着剤を有する喫煙物品用フィルター、およびその喫煙物品用フィルターを有する喫煙物品に関する。

たばこの主流煙に含まれる特定成分を濾過することを目的として、シガレットフィルターに添加剤を添加する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、フィルター素材に油脂とソルビタン誘導体とを添加することで、主流煙に含まれる３，４−ベンズピレン等を吸収させることが記載されている。
特許文献２には、３つのフィルターセクションを少なくとも有するシガレット用フィルターが記載されており、それぞれのフィルターセクションには、（Ａ）特定範囲の粘度を有する液状脂肪酸エステルまたは液状脂肪酸、（Ｂ）特定範囲の粘度を有するグリコール、（Ｃ）活性炭、を添加することが記載されている。これにより、たばこの主流煙に含まれる成分を効率的に濾過しうることが記載されている。

特公昭４６−１２９５７号公報 特許第３９１０１７５号公報

特許文献１に記載のように、常温で液体の油脂をフィルター素材に添加した場合には、油染みが生じることがある。
また、特許文献２に記載されている活性炭を吸着剤としてフィルターに添加した場合、主流煙に含まれる成分のうち、本発明で着目する特定範囲の炭素数の炭化水素の吸着が十分ではなかった。

これらのことから、周囲への油染みが生じず、特定範囲の炭化水素の吸着性に優れた吸着剤を提供することを課題とする。

本発明者が鋭意検討した結果、顆粒基材、融点が５０℃以上の油脂及びポリオールを含む顆粒状の吸着剤が、上記課題を解決できることがわかり、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］顆粒基材、融点が５０℃以上の油脂及びポリオールを含む顆粒状の吸着剤。
［２］ 融点が５０℃以上の油脂が、融点が５０℃以上の硬化油である、［１］に記載の顆粒状の吸着剤。
［３］ 融点が５０℃以上の硬化油が、パーム極度硬化油、ハイエルシン菜種極度硬化油、菜種極度硬化油、大豆極度硬化油、牛脂極度硬化油、豚脂極度硬化油から選ばれる１種以上である、［２］に記載の顆粒状の吸着剤。
［４］ 顆粒基材が、デキストリン、デンプン、粉糖および結晶セルロースから選ばれる１種以上である、［１］〜［３］のいずれかに記載の顆粒状の吸着剤。
［５］ 吸着剤全量を１００重量％としたときの、融点が５０℃以上の油脂の含有量が、１０〜６０重量％である、［１］〜［４］のいずれかに記載の顆粒状の吸着剤。
［６］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の顆粒状の吸着剤を含む、喫煙物品用フィルター。
［７］ ［６］に記載の喫煙物品用フィルターを有する、喫煙物品。

本発明の吸着剤は、例えば喫煙物品用フィルター内に配置された場合、周囲のフィルター濾材への油染みが生じず、また、喫煙時の主流煙などの吸引物に含まれる特定範囲の炭素数の炭化水素の吸着性に優れる。

実施例で作製した吸着剤の煙中成分の吸着特性の結果を示す図である。

以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。

本発明の吸着剤は、顆粒基材を含む。顆粒基材の形態は粉状であるものを用いることができ、水に容易に分散するものであることが好ましい。本発明においては、顆粒基材として、デキストリン、デンプン、粉糖および結晶セルロースから選ばれる１種以上を用いることができる。

デキストリンとは、数個のα-グルコースがグリコシド結合によって重合した物質の総称であり、でん粉を酵素などにより加水分解したものであり、通常は、重合度（ＤＥ）が２０以下のでん粉加水分解物のことをいう。顆粒基材として、本発明に用いることができるデキストリンは、原料は特に限定されないが、例えば、パインフロー、マックス１０００、またはパインデックス♯１００（いずれも、松谷化学工業から入手可能）などの商業的に利用可能なデキストリンを挙げることができる。

デンプンとは、多数のα−グルコース分子がグリコシド結合によって重合した天然高分子のことをいい、本発明において顆粒基材として用いることができるデンプンとしては、パインフロー（松谷化学から入手可能）等を挙げることができる。

粉糖とは、例えばグラニュー糖をすり潰して得られる粉状の糖であり、グラニュー糖から得られたものは、スクロースを主な構成成分として含むものである。

結晶セルロースとは、繊維性植物から得られたα−セルロースを酸で部分的に解重合して精製したもののことをいい、本発明において顆粒基材として用いることができる。結晶セルロースとしては、セオラス、セルフィア（いずれも旭化成ケミカルズ株式会社から入手可能）等を挙げることができる。

上記で例示した顆粒基材は、１種類のみを用いてもよく２種類以上を混合して用いてもよい。
顆粒基材として、デキストリンを用いる場合、顆粒基材におけるデキストリンの重量比率は、３０重量％以上を挙げることができる。
顆粒基材として、粉糖を用いる場合、顆粒基材における粉糖の重量比率は、５重量％以上を挙げることができる。
顆粒基材として、結晶セルロースを用いる場合、顆粒基材における結晶セルロースの重量比率は、１重量％以上を挙げることができる。
顆粒基材として、デンプンを用いる場合、顆粒基材におけるデンプンの重量比率は、１重量％以上を挙げることができる。
顆粒基材として、デキストリン、粉糖、結晶セルロースを含む材料から作製されているものを例示することができる。
このとき、それぞれの成分の重量比率は、デキストリン３０〜７０：粉糖５〜１０：結晶セルロース０〜３０を挙げることができる。
また、本発明の吸着剤における顆粒基材の含有量は、吸着剤全量を１００重量％としたとき、４０〜９０重量％である態様を挙げることができ、５０〜８０重量％であることが好ましい。

本発明の吸着剤は、融点が５０℃以上の油脂を含む。融点が５０℃以上の油脂を含有することで、吸着剤周囲への油染みを防止することができる。融点が５０℃未満であり、常温で液状の油脂を含有させた場合には、吸着剤周囲への油染みを防ぐことはできない。
融点が５０℃以上の油脂としては、融点が５０℃以上の硬化油を挙げることができる。
硬化油とは、原料となる常温で液状の油脂に水素を付加して得られる加工油のことであり、本発明では融点が５０℃以上の硬化油を用いることが好ましい。
融点が５０℃以上の硬化油としては、パーム極度硬化油、ハイエルシン菜種極度硬化油、菜種極度硬化油、大豆極度硬化油、牛脂極度硬化油、豚脂極度硬化油などの食用の硬化油を挙げることができる。
融点が５０℃以上の油脂は、１種類のみを用いてもよく、２種類以上を混合して用いることもできる。
本発明の吸着剤における、融点が５０℃以上の油脂の含有量は、吸着剤全量を１００重量％としたとき、１０〜６０重量％である態様を挙げることができ、１０〜４０重量％であることが好ましく、２０〜３０重量％であることがより好ましい。
上記のような含有量の範囲は、吸着剤の形状を顆粒状にするために好ましい。

本発明の吸着剤は、ポリオールを含む。ポリオールとしては、グリセリン、プロピレングリコール等のグリコールおよび糖類または糖アルコール類が挙げられる。中でも常温で液体のポリオールが好ましく、少なくともグリセリンを含むことがさらに好ましい。

本発明では、油脂を吸着する特性と顆粒化する際の固形性を保つための特性とを併せ持つデキストリン、粉糖、結晶セルロース等の顆粒基材を、ポリオールを介して凝集することにより、融点が５０℃以上の油脂を包含した顆粒を形成していると推測される。

本発明では、デキストリン、粉糖、結晶セルロース等の顆粒基材の中に油脂を包含した粉状物を、ポリオールを介して凝着させることにより、油脂を包含した顆粒が製造可能になるものと考えられる。

本発明の吸着剤におけるポリオールの使用量は、当業者であれば適宜決定することができるが、例えば、油脂１重量部に対して０．０５０〜０．１００、好ましくは０．０５５〜０．０８０、より好ましくは０．０６０〜０．０７５を用いることができる。

本発明の吸着剤は、下記の実施例でも明らかなように、炭素数１０〜２０程度の炭化水素の吸着能力が優れている。これは本発明の吸着剤が上記で説明した組成、特に融点が５０℃以上の油脂を用いていることによるものである。
顆粒状の吸着剤のサイズとしては、篩により分級される粒子のサイズが２５０〜１４００μｍである態様を挙げることができ、２５０〜５００μｍである態様も挙げることができる。
また、顆粒状の吸着剤は、顆粒を凝集させてある一定の大きさに成形したものとして用いてもよい。
本発明の吸着剤には、上記の成分に加えて他の任意の成分、例えば香料等を加えてもよい。そのような任意成分の含有量は、吸着剤の全量を１００重量％としたときに、２０重量％以下である態様を挙げることができ、１０重量％以下であることが好ましい。

本発明の吸着剤は、例えば以下のような工程を含む製造方法により作製することができる。
本発明の吸着剤の製造方法は、融点５０℃以上の油脂を、その融点よりも高い温度で加熱して融解させる工程と、融解した油脂を顆粒基材に添加して撹拌し、ポリオールを添加してさらに撹拌した後に冷却する工程を含む態様を挙げることができる。冷却後、固形化した顆粒塊をオシレータのような解砕及び分級手段を用いて顆粒塊を解砕及び分級するための整粒工程をさらに含んでもよい。
融点５０℃以上の油脂を加熱する際の温度としては、７０〜８０℃を挙げることができる。
また、顆粒基材を２種類以上用いる場合は、融解した油脂に添加する前に予め混合しておく。

本発明の吸着剤の用途は特に限定されないが、喫煙物品用フィルターに添加されるものであることが好ましい。
また、喫煙物品用フィルターとしては単一のフィルターセクションを有するものだけではなく、複数のフィルターセクションを有するものも挙げることができる。
ここで、フィルターセクションとは、フィルターの吸引方向に沿って区切られる領域を意味する。複数のフィルターセクションを有するフィルターの場合、少なくとも一つのフィルターセクションに吸着剤が添加されていればよい。
また、吸着剤が添加されるフィルターセクションの位置については特に制限はなく、喫煙物品用フィルターの吸口端側のフィルターセクション、その逆側（たばこロッドに接続される場合、そのたばこロッド側）のフィルターセクション、または、それらの中間に位置するフィルターセクションに吸着剤が添加される態様を挙げることができる。
喫煙物品用フィルターに添加する際の態様については特に制限はないが、フィルター内に吸着剤をキャビティ充填する態様を挙げることができる。
なお、フィルター内に添加される顆粒状の吸着剤は、フィルターのセクション内において均一に分散される態様（単一のセクションからなるフィルターの場合はフィルター全体の内部に均一に分散される）を挙げることができるが、吸着剤がフィルター内に偏在する態様であってもよい。
喫煙物品用フィルターは、必要に応じてフィルター濾材を巻装するための巻取紙により巻装されてもよい。

フィルターの材料としては、通常のシガレット用フィルターに使用されている材料、例えば紙、セルロースレーヨン繊維、セルロースアセテート繊維、ビニロン繊維等の合成繊維を挙げることができ、これらの材料からなるトウによりフィルターを形成することができる。
さらに、上記のような繊維を用いずに、高分子量ポリエチレンのようなポリマーとセルロース誘導体のような結合剤及び本発明の吸着剤を組み合わせてフィルターを形成することも可能である。
喫煙物品用フィルターの吸引方向の長さについては特に制限はなく、通常の喫煙物品用フィルターに用いる長さを採用することができる。
喫煙物品用フィルター内に添加される吸着剤の量は、フィルター長１０ｍｍ（フィルター円周１６．８〜２５．８ｍｍ）につき１５〜２００ｍｇである態様を挙げることができ、２５〜８０ｍｇであることが好ましい。
本発明の吸着剤を含む喫煙物品用フィルターにおいては、吸着剤からの周囲への油染みがないので、フィルター濾材中に油が染み出さず、喫煙物品用フィルターを巻装する巻紙にも油染みが生じたりすることがない。

本発明の吸着剤を有する喫煙物品用フィルターは、シガレットや電子たばこなどの喫煙物品に用いることができる。
シガレットに用いる場合は、フィルター付シガレットを構成するフィルターとして用いられる。本発明のフィルター付シガレットは、フィルターに本発明の吸着剤が添加されているものであること以外は、通常の構成を採用することができる。
そのような構成としては、たばこ刻みを充填剤とするたばこロッド、本発明の吸着剤が添加された喫煙物品用フィルター、喫煙物品用フィルターの濾材を巻装する巻取紙およびフィルターとたばこロッドを一体に巻装するチップペーパーなどのフィルター用巻紙や、たばこロッドのたばこ刻みを巻装するロッド用巻紙などを含むものを挙げることができる。
それらの構成の寸法や配置の仕方も、従来の条件と同じ条件を採用できる。
たばこロッドとフィルターの位置関係は、従来からのシガレットと同様に、たばこロッドの一端にフィルターを配置する態様を挙げることができる。

喫煙物品として電子たばこのような電子喫煙装置に本発明の喫煙物品用のフィルターを用いる場合についても、本発明の喫煙物品用のフィルターを用いること以外は、従来からある電子喫煙装置の構成、寸法を採用することができる。

本発明の吸着剤をフィルター内に含むフィルターを有する喫煙物品では、喫煙物品用フィルターの説明でも記載したように、フィルター濾材中に油が染み出さず、喫煙物品用フィルターを巻装する巻紙にも油染みが生じたりすることがない。また、本発明の吸着剤を用いることで、従来の吸着剤では吸着することができなかった特定成分を吸着することができる。

本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

実施例で用いた原材料を以下に示す。
・融点が５０℃以上の油脂：
−ハイエルシン菜種極度硬化油（融点：５９℃）
上記油脂は、ケン化価１７７．５、ヨウ素価０．６２、酸価０．０４であり、脂肪酸としてエルシン酸を６〜４８％含有し、その他リノール酸、オレイン酸、ステアリン酸などにより構成される。
−大豆極度硬化油（融点：６７℃）
上記油脂は、ケン化価１９１．４、ヨウ素価０．８６、酸価０．０２であり、脂肪酸としてパルミチン酸、リノール酸、オレイン酸などにより構成される。
−菜種油、大豆油、オリーブ油（いずれも常温で液状）
・顆粒基材; 結晶セルロース、粉糖、デキストリン
・グリセリン

実施例で用いた器具および備品
・パン捏器（混練）、オシレータ（解砕）、オシレータ用金網（目開き１４００μｍ）、JIS規格篩（分級、目開き５００μｍ、２５０μｍ）
・加温器（油脂の融解）、ガラスビーカー（混練）
・粒子発生装置、真鍮管、１本掛け喫煙器、ケンブリッジフィルター、インピンジャ

＜顆粒化方法＞
１）デキストリン６０重量％、粉糖６重量％、結晶セルロース１重量％の顆粒化基材を予めパン捏器にて撹拌混合した。
２）３０重量％の油脂を秤量した。ハイエルシン菜種極度硬化油および大豆極度硬化油はガラスビーカーに入れ、加温器にて融解した。設定温度は７０℃〜８０℃に設定した。
３）完全融解した各硬化油または菜種油、大豆油あるいはオリーブ油をそれぞれ、１）の混合品に撹拌しながら添加した。
４）さらに撹拌しながら、グリセリン３重量％を添加した。
５）冷却して固形化した顆粒塊を、整粒を目的にオシレータにて解砕および分級した。２５０μm以上の粒子径からなる顆粒状の吸着剤を採取した。
なお、油脂の配合割合を増加または減少させる際には、上記のデキストリン、粉糖、結晶セルロースの配合比率を変えないようにして、吸着剤におけるこれらの配合割合を減少または増加させた。

＜プロトタイプのフィルターの作製＞
上記製法により得られた顆粒状の吸着剤を市販品のシガレットのアセテートフィルター部にキャビティ充填した（ハンドメイド）。
２７ｍｍ長のアセテートフィルターを１０ｍｍと１７ｍｍに切断した。１０ｍｍフィルターと１７ｍｍフィルターの間に顆粒状の吸着剤を５０ｍｇ充填した。

＜試験例１：顆粒状の吸着剤の成分吸着特性＞
粒子発生装置、真鍮管、ケンブリッジフィルター、インピンジャ、１本掛け喫煙器が直列に構成されるモデル試験系を使用した。
上記で得た顆粒状の吸着剤を、真鍮管に１００ｍｇ充填した。またインピンジャに予めメタノール１０ｍＬ（内部標準物質 ｎ−デカン５μＬ／ｍＬを含有）を充填した。
粒子発生装置に飽和炭化水素をはじめとする成分混合液（溶媒はプロピレングリコール）をマイクロシリンジにて注入し、２００℃に加温することにより、成分を粒子化した。
成分混合液は１吸引毎に６μＬずつ注入した。
吸引容量を３５ｍＬ、吸引時間を２秒、吸引間隔を３０秒、吸引回数を３０回に設定し、喫煙器を稼働した。
吸引後に、真鍮管内の顆粒状の吸着剤部、ケンブリッジフィルター部、インピンジャ部のそれぞれをメタノール１０ｍＬ（内部標準物質 ｎ−デカン ５μＬ／ｍＬを含有）にて抽出した。
上記各抽出液をＧＣ／ＭＳに供し、各部のピーク面積値を算出した。
顆粒状の吸着剤による成分吸着能を算出した。

・煙中成分の吸着特性の結果（図１）
ハイエルシン菜種極度硬化油を３０重量％含む吸着剤は、炭素数１１以上で蒸気圧１ｍｍＨｇ以下の飽和炭化水素化合物をはじめとする煙中成分を、５０％以上吸着できることを確認した。
ハイエルシン菜種極度硬化油を用いた顆粒状の吸着剤のうち、粒径２５０〜５００μmの顆粒については、粒径２５０〜１４００μｍの顆粒状の吸着剤に比して成分吸着率が上がる傾向を確認した。
大豆極度硬化油を３０重量％含む顆粒状の吸着剤は、ハイエルシン菜種極度硬化油を３０重量％含む顆粒状の吸着剤と同様の成分吸着傾向を示した。
菜種油または大豆油を３０重量％含む顆粒状の吸着剤は、硬化油を用いた場合の顆粒状の吸着剤とは異なる成分吸着傾向を示した。
オリーブ油を３０重量％含む顆粒状の吸着剤は、炭素数１１以上で蒸気圧１ｍｍＨｇ以下の飽和炭化水素化合物をはじめとする煙中成分について低い吸着率を示した。
図１中の横軸（吸着成分の種類）において、Ｃの隣に番号が振ってあるもの、例えば「Ｃ９」は、炭素数が９の炭化水素（この場合はノナン）を意味する。
また、図の凡例において、「顆粒大」は粒径２５０〜１４００μｍのものであり、「顆粒小」は粒径２５０〜５００μｍのものである。

＜試験例２：顆粒状の吸着剤を充填したシガレットの油染みの検証＞
上記で作製したプロトタイプのシガレットフィルターを１週間静置した。
１週間後のプロトタイプのシガレットフィルターについて、シガレット巻紙もしくはチップペーパーへの油染みの有無を目視で確認した。
ハイエルシン菜種極度硬化油または大豆極度硬化油を１０〜６０重量％含む顆粒状の吸着剤は、時間が経っても巻紙やチップペーパーへの染み出しがないことを確認した。

本発明の吸着剤は、従来から吸着剤として知られている活性炭と比べて、吸着成分に応じて吸着性能に差がある。したがって、本明細書に記載された喫煙物品用フィルターに添加する用途以外にも、本発明の吸着剤は別の製品に使用される吸着剤としても使用可能である。
また、本発明の吸着剤を含む喫煙物品用フィルターはシガレットに限らず、他の喫煙物品、例えば電子たばこ用のフィルターとして用いることもできる。

Claims (7)

1. 顆粒基材、融点が５０℃以上の油脂及びポリオールを含む顆粒状の吸着剤。
2. 融点が５０℃以上の油脂が、融点が５０℃以上の硬化油である、請求項１に記載の顆粒状の吸着剤。
3. 融点が５０℃以上の硬化油が、パーム極度硬化油、ハイエルシン菜種極度硬化油、菜種極度硬化油、大豆極度硬化油、牛脂極度硬化油、豚脂極度硬化油から選ばれる１種以上である、請求項２に記載の顆粒状の吸着剤。
4. 顆粒基材が、デキストリン、デンプン、粉糖および結晶セルロースから選ばれる１種以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の顆粒状の吸着剤。
5. 吸着剤全量を１００重量％としたときの、融点が５０℃以上の油脂の含有量が、１０〜６０重量％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の顆粒状の吸着剤。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の顆粒状の吸着剤を含む、喫煙物品用フィルター。
7. 請求項６に記載の喫煙物品用フィルターを有する、喫煙物品。

Images