KR20170063555A - 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 방법, 및 균질화 담배 물질 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열 비연소 에어로졸-발생 물품에서 사용하기 위한 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
- 제1 담배 특성에 대한 제1 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제1 담배 특성은 환원당이며, 상기 제1 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8 % 내지 약 18 %인, 상기 단계;
- 제2 담배 특성에 대한 제2 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아 및 총 알칼로이드 중 하나인, 상기 단계;
- 담배 배합물을 형성하도록 등급화된 담배 유형들을 배합하는 단계로서, 각 등급화된 담배 유형은 사전결정된 양의 상기 제1 및 제2 담배 특성들을 포함하며, 이로써 상기 제1 및 제2 담배 특성들의 상기 제1 및 제2 목표치들이 사전결정된 허용오차 범위 내에서 상기 배합물 내에 획득되는, 상기 단계;
- 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계;
- 상기 배합된 담배 분말을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 및
- 상기 슬러리로부터 균질한 담배 웹을 형성하는 단계를 포함한다.
- 제1 담배 특성에 대한 제1 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제1 담배 특성은 환원당이며, 상기 제1 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8 % 내지 약 18 %인, 상기 단계;
- 제2 담배 특성에 대한 제2 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아 및 총 알칼로이드 중 하나인, 상기 단계;
- 담배 배합물을 형성하도록 등급화된 담배 유형들을 배합하는 단계로서, 각 등급화된 담배 유형은 사전결정된 양의 상기 제1 및 제2 담배 특성들을 포함하며, 이로써 상기 제1 및 제2 담배 특성들의 상기 제1 및 제2 목표치들이 사전결정된 허용오차 범위 내에서 상기 배합물 내에 획득되는, 상기 단계;
- 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계;
- 상기 배합된 담배 분말을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 및
- 상기 슬러리로부터 균질한 담배 웹을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 균질화 담배 물질 및 균질화 담배 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 에어로졸 발생 물품, 예컨대, 궐련 또는 "가열 비연소(heat-not-burn)" 유형의 담배 함유 제품에 사용하기 위한 균질화 담배 물질의 제조 공정에 관한 것이다.
오늘날, 담배 제품의 제조에서는, 담배 잎 이외에도, 균질화 담배 물질이 사용된다. 이 균질화 담배 물질은 통상적으로 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같이 절단 필러의 제조에 덜 적합한 담배 식물의 부분으로 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 중에 담배 잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.
가장 보편적으로 사용되는 균질화 담배 물질의 형태는 재생 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 및 캐스트 리프(cast leaf)이다. 균질화 담배 물질 시트를 형성하는 공정은 일반적으로 담배 가루와 결합제를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계를 포함한다. 그 다음, 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며, 예컨대, 움직이는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 주조하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리를 사용하여 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성한 담배를 생산할 수 있다. 일단 제조되면, 균질화 담배 웹은 궐련 및 기타 흡연 물품에 적합한 담배 절단 필러를 제조하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 통상적인 궐련에 사용하기 위한 균질화 담배의 기능은 충전력, 내인발성, 담배 막대의 견고함 및 연소 특성과 같은 담배의 물성에 실질적으로 제한된다. 이 균질화 담배는 통상적으로 맛에 영향을 미치지 않도록 설계된다. 이와 같은 균질화 담배의 제조 공정은 예컨대 유럽 특허 EP 0565360에 개시되어 있다.
"가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성하기는 하지만 담배 물질의 연소를 방지하기 위해 비교적 낮은 온도로 가열된다. 또한, 균질화 담배 물질에 존재하는 담배는 통상적으로 유일한 "담배"이거나, 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품의 균질화 담배 물질에 존재하는 대부분의 담배를 포함한다. 이는 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에 의해 발생되는 에어로졸 조성물이 실질적으로 균질화 담배 물질에만 기초한다는 것을 의미한다. 따라서, 예컨대, 에어로졸의 맛을 제어하기 위해서는, 균질화 담배 물질의 조성을 잘 제어하는 것이 중요하다. 따라서, 담배 가루의 정확한 조성을 알 수 없기 때문에, 에어로졸 발생 물품을 위한 균질화 담배 물질의 제조에 담배 가루 또는 다른 담배 제조 잔여물을 사용하는 것은 적합하지 않다.
따라서, 이와 같이 가열된 에어로졸 발생 물품의 상이한 가열 특성 및 에어로졸 형성 요구에 적합한 "가열 비연소" 유형의 가열된 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 물질 및 이러한 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 새로운 방법이 필요하다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 가열 비연소 에어로졸-발생 물품에서 사용하기 위한 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은 담배 배합물을 형성하도록 등급화된 담배 유형들을 배합하는 단계, 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계; 상기 배합된 담배 분말을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 및 상기 슬러리로부터 균질한 담배 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라서, 상기 방법은 제1 담배 특성에 대한 제1 목표치를 선택하고, 제2 담배 특성에 대한 제2 목표치를 선택하는 단계를 더 포함한다. 상기 제1 담배 특성은 환원당이며, 상기 제1 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8 % 내지 약 18 %이다. 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아 및 총 알칼로이드 중 하나이다. 상기 배합 단계는 상기 제1 및 제2 목표치들이 사전결정된 허용오차 범위 내에서 상기 배합물 내에 획득되도록 수행된다.
균질화 담배 물질 내에 존재하는 담배가 에어로졸-발생 물품 내에 존재하는 실질적으로 오직 담배이거나 대부분의 담배를 차지할 때에, 에어로졸의 특성, 예를 들어서, 그의 맛, 향기 또는 화학적 특성에 대한 영향은 상기 균질화 담배 물질로부터 주로 생성된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 균질화 담배 물질의 재료들은, 결과물인 배합 담배 분말의 모든 성분근원을 알게 되도록 배합된다. 이것은 제조에 사용되는 담배 가루의 정확한 조성이 전체적으로 알려지지 않는 종래의 재생 담배 시트에 비해 상당한 이점을 갖는다. 따라서, 이 균질화 담배 물질의 제조를 위한 담배 배합으로 인해, 예컨대, 풍미를 주는 특성과 같은, 상이한 유형의 담배들의 최종 배합물이 가진 특정 특성에 대해 미리 정해진 목표치를 설정 및 충족할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품용 균질화 담배 물질을 위한 출발 물질은 담배 잎이 되며, 따라서 담배 잎인 절단 필러의 배합을 위한 담배와 동일한 크기 및 물성을 갖는다.
- 도 1은 본 발명에 따른 균질화 담배 물질용 슬러리를 제조하는 방법의 흐름도를 도시한다.
- 도 2는 도 1의 방법의 변형예의 블록도를 도시한다.
- 도 3은 본 발명에 따른 균질화 담배 물질의 제조 방법의 블록도를 도시한다.
- 도 4는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
- 도 5는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
- 도 6은 도 1 및 도 2의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
- 도 7은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
- 도 2는 도 1의 방법의 변형예의 블록도를 도시한다.
- 도 3은 본 발명에 따른 균질화 담배 물질의 제조 방법의 블록도를 도시한다.
- 도 4는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
- 도 5는 도 1, 도 2 또는 도 3의 방법의 단계들 중 하나의 확대도를 도시한다.
- 도 6은 도 1 및 도 2의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
- 도 7은 도 3의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
따라서, 특정 목표치들을 획득하기 위해서, 배합물의 특성 제어가 수행된다. 최종 산물에서 적절하다고 고려되는 담배 잎에 존재하는 하나 이상의 화학적 특성들이 식별되고 식별된 특성들 각각의 원하는 목표치가 선택된다. 이러한 목표치는 2 개 이상의 등급화된 담배 유형들을 혼합함으로써 획득되는 담배 배합물에 의해서 만족되는 값이다. 하나 이상의 목표치들을 선택하는 것은, 본 발명의 방법에 따라서 제조된 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성 물품 내에서 에어로졸-형성 기재로서 사용되는 때에 형성되는 에어로졸의 특성에 어느 정도 영향을 줄 수 있다. 또한, 담배 특성들을 제어하는 것은 에어로졸 형성 기재로서 사용되는 때에 재현성이 높은 에어로졸을 생성할 수 있는 균질화 담배 물질을 획득하는 것을 가능하게 한다.
담배 배합물 내의 담배의 적어도 2 개의 특성들을 적어도 2개의 목표치들을 선택함으로써 제어하는 것은 에어로졸 내에 존재하는 화합물들 중 적어도 일부를 제어하는 것을 가능하게 하며, 이는 담배 특성에 의존하는 향기 또는 화학적 특성들이 어느 정도 예측가능하며 재현가능함을 의미한다. 따라서, 균질화 담배 물질은 예를 들어, 균질화 담배 물질 자체를 규정하는 특정 또는 "풍미" 또는 재현가능한 특성을 가지며, 이는 특정 배합물이 궐련과 같은 연소가능한 에어로졸-발생 물품을 특성화는 방식과 유사하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 2개의 특성들의 선택은 풍미의 향기에 영향을 주지 않는 균질화 담배 물질의 특성의 제어사항 및 이 특성이 처리될 수 있는 방식에 영향을 줄 수 있다. 특정 담배 특성들의 제어는 에어로졸의 특성들에 어느 정도 영향을 줄뿐만 아니라, 최종 산물을 획득하기 위한 그의 처리 공정 동안에 균질화 담배 물질의 특성들에도 영향을 줄 수 있다. 말하자면, 담배 배합물 내에 존재하는 담배의 특성들은 균질화 담배 물질의 특정 특성들이 처리 유형 및 목표된 효과 및 결과에 따라서 개선 또는 억제되도록 선택될 수 있다.
사전결정된 허용오차 범위는 잎들 간의 담배 특성들의 자연적 편차를 반영한다.
용어 "균질화 담배 물질"은 본 명세서 전반에 걸쳐 담배 물질의 입자들의 응집에 의해 형성된 임의의 담배 물질을 포함하기 위해 사용된다. 본 발명에서 균질화 담배 물질의 시트 또는 웹은 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 양쪽 모두를 연마하거나 그렇지 않으면 분쇄하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성된다.
또한, 균질화 담배 물질은 담배의 처리, 취급 및 배송 중에 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상의 미량을 포함할 수 있다.
균질화 담배 재료는 담배 입자를 응집시키는 데 도움이 되도록 하나 이상의 내인성 바인더, 하나 이상의 외인성 바인더, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 균질화 담배는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 담배 및 비담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤화제, 가소제, 가향제, 충전제, 수성 및 비수성 용매, 및 이들의 조합을 포함하는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
가열 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로 사용하고자 할 경우, 재생 담배는 건조 중량 기준으로 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게, 가열된 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 재생 담배는 건조 중량 기준으로 5% 내지 30% 사이의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
본 발명에서, 슬러리는 적절히 배합된 상이한 담배 유형의 담배 잎몸 및 줄기로 형성된다. 용어 "담배 유형"은 다양한 종류의 담배 중 하나를 의미한다. 본 발명과 관련하여, 이 상이한 담배 유형은 밝은 담배, 어두운 담배 및 방향족 담배의 3가지 주요 그룹으로 구별된다. 이 3가지 그룹들 간의 구별은 담배 제품에서 추가 처리되기 전에 담배가 거치는 경화 공정에 기초한다.
밝은 담배는 일반적으로 크고 밝은 색의 잎이 달린 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "밝은 담배"는 연도 경화된(flue cured) 담배에 사용된다. 밝은 담배의 예는 중국 Flue-Cured, Flue-Cured 브라질, 버지니아 담배와 같은 미국 Flue-Cured, 인도 Flue-Cured, 탄자니아 Flue-Cured 또는 기타 아프리카 Flue- Cured이다. 밝은 담배는 설탕 대 질소 비율이 높은 특징이 있다. 감각적인 관점에서, 밝은 담배는 경화 후에 강하고 활기찬 감각과 연관되는 담배 유형이다. 본 발명에 따르면, 밝은 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 2.5% 내지 약 20%의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 약 0.12% 미만의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다. 환원당은 예컨대 포도당 또는 과당을 포함한다. 총 암모니아는 예컨대 암모니아 및 암모니아 염을 포함한다.
어두운 담배는 일반적으로 크고 짙은 색의 잎이 달린 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "어두운 담배"는 공기 경화 된 담배에 사용된다. 또한, 어두운 담배는 발효될 수 있다. 츄잉, 스너프, 시가 및 파이프 배합물 용으로 주로 사용되는 담배도 이 분류에 포함된다. 감각적인 관점에서, 어두운 담배는 경화 후에 연기가 많이 나고 어두운 시가 타입의 감각과 연관되는 담배 타입이다. 어두운 담배는 설탕 대 질소 비율이 낮은 특징이 있다. 어두운 담배의 예는 Burley Malawi 또는 다른 African Burley, Dark Cured Brazil Galpao, Sun Cured 또는 Air Cured Indonesia Kasturi이다. 본 발명에 따르면, 어두운 담배는 잎의 건조 중량을 기준으로 약 5% 미만의 환원당 함량과 잎의 건조 중량을 기준으로 최대 약 0.5%의 총 암모니아 함량을 가진 담배이다.
방향족 담배는 흔히 작고 밝은 색의 잎이 달린 담배이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "방향족 담배"는 방향족 함량이 높은, 예컨대, 정유의 함량이 높은 기타 담배에 사용된다. 감각적인 관점에서 볼 때, 방향족 담배는 경화 후에 강하고 향기로운 감각과 연관되는 담배 유형이다. 방향족 담배의 예는 Greek Oriental, Oriental Turkey, Semi-oriental Tobacco뿐만 아니라, Perique, Rustica, US Burley 또는 Meriland와 같은 Fire Cured, US Burley이다.
또한, 배합물은 소위 필러 담배를 포함할 수 있다. 필러 담배는 특정 담배 유형이 아니지만, 배합물에 사용된 다른 담배 유형을 보완하기 위해 주로 사용되며 최종 제품에 특정 특성의 향기 방향을 유도하지 않는 담배 유형을 포함한다. 필러 담배의 예는 다른 담배 유형의 줄기, 주맥 또는 잎자루이다. 구체적인 예는 연도 경화된 브라질 하부 잎자루의 연도 경화된 줄기일 수 있다.
각각의 담배 유형 내에서, 담배 잎은 예컨대 원산지, 식물에서의 위치, 색상, 표면 질감, 크기 및 형상과 관련하여 더 등급이 정해진다. 담배 잎의 여타 특성은 담배 배합물을 형성하기 위해 사용된다. 담배 배합물은 담배 배합물이 응집된 특정 특성을 갖도록 동일하거나 상이한 유형에 속하는 담배들의 혼합물이다. 이 특성은 예컨대 가열되거나 연소될 때의 고유한 맛 또는 특정 에어로졸 화학 조성일 수 있다. 배합물은 서로에 대해 주어진 비율로 특정 담배 유형들과 등급들을 포함한다.
본 발명에 따르면, 동일한 담배 유형 내의 상이한 등급들은 각 배합물 성분의 가변성을 감소시키기 위해 교차 배합될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상이한 담배 등급들은 미리 정해진 특정 특성을 가진 원하는 배합물을 실현하기 위해 선택된다. 예컨대, 배합물은 균질화 담배 물질의 건조 중량 당 환원당, 총 암모니아 및 총 알칼로이드의 목표치를 가질 수 있다. 총 알칼로이드는 예컨대 니코틴과, 노르니코틴, 아나타빈, 아나바신 및 미오스민을 포함한 소량의 알칼로이드이다.
예컨대, 밝은 담배는 등급 A의 담배, 등급 B의 담배 및 등급 C의 담배를 포함할 수 있다. 등급 A의 밝은 담배는 등급 B 및 등급 C의 밝은 담배와 약간 상이한 화학적 특성을 갖는다. 방향족 담배는 등급 D의 담배 및 등급 E의 담배를 포함할 수 있으며, 여기서 등급 D의 방향족 담배는 등급 E의 방향족 담배와 약간 상이한 화학적 특성을 갖는다. 예시를 위한, 담배 배합물의 가능한 목표치는, 예컨대 총 담배 배합물의 건조 중량 기준으로 약 10%의 환원당 함량을 가질 수 있다. 선택된 목표치를 달성하기 위해, 70% 밝은 담배 및 30% 방향족 담배를 선택함으로써 담배 배합물을 형성할 수 있다. 70% 밝은 담배는 등급 A의 담배, 등급 B의 담배 및 등급 C의 담배 중에서 선택되며, 30% 방향족 담배는 등급 D의 담배 및 등급 E의 담배 중에서 선택된다. 배합물에 포함되는 등급 A, B, C, D, E의 담배 양은, 담배 배합물의 목표치를 충족하도록 하는 등급 A, B, C, D, E를 갖는 각 담배의 화학적 조성에 의존하게 된다.
다양한 담배 유형은 상이한 화학적 특성들을 갖는다. 300개보다 많은 화학적 구성성분들이 담배 잎에 존재한다고 사료된다. 동일한 유형의 담배 내에서, 상이한 등급들은 또한 화학적 조성 차이를 가질 수도 있다. 담배의 화학적 구성성분들은 유전학적 사항, 농업적 실시사항, 토양 유형 및 영양분, 기상 조건, 식물 병해, 줄기 위치, 수확 및 숙성 과정에 의해서 영향을 받을 수 있다.
본 발명에 따라서, 상이한 유형들 및 등급들의 담배들을 배합하는 것은 선택된 제1 및 제2 목표치들을 달성하도록 수행된다. 담배들은 선택된 제1 및 제2 목표치들이 획득되도록 사용될 각 유형 및 등급의 담배의 백분율을 사전결정하는 특정 레시피 또는 제법을 따라서 배합된다. 제1 및 제2 목표치들은 복수의 상이한 레시피들에 의해서 획득될 수 있으며, 이는 동일한 목표치들이 담배 유형들 및 등급들의 상이한 조합들을 사용하여 수많은 방식들로 수득될 수 있음을 의미한다. 복수의 조합 중, 바람직하게는 특정 배합물 레시피는 예를 들어, 본 발명의 방법에 따라서 제조된 균질화 담배 물질이 에어로졸-발생 물품에서 사용되는 때에 형성되는 에어로졸의 풍미와 같은 추가 고려사항들을 고려하여서 선택된다. 식별되고 이에 대해서 그 목표치가 선택된 담배 특성은 담배 잎 및 줄기에서 직접적으로 측정될 수 있다.
제1 사전결정된 담배 특성치는 환원당의 양이다. 환원당은 아미노산과 같은 담배 내의 상이한 다른 화합물들의 함량에 대한 표시자일 수 있다. 특정 아미노산은 특정 에어로졸 구성성분의 함량에 영향을 주기 때문에, 환원당은 특정 에어로졸 구성성분의 간접적 표시자일 수 있다. 담배 내에 환원당의 함량이 매우 높으면 에어로졸에 산성 특성을 부여하기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 환원당은 에어로졸 내에 수분 함량을 증가시키며 이로써 연화제 역할을 할 수 있다. 알칼로이드에 대한 환원당의 비는 서로 반대되는 효과들의 균형을 나타내는 표시자이며 이로써 양호한 에어로졸 품질 표시자 역할을 할 수 있다. 이 비가 높으면 이는 온화성 및 부드러움을 나타내는 경향이 있으며, 이 비가 매우 낮으면 이는 강한 특성의 에어로졸을 나타낼 수 있다. 이 비가 너무 높으면, 이는 해당 담배가 너무 약하다고 생각되게 할 수 있다. 중간 정도의 알칼로이드에 혼합된 높은 환원당 함량은 특히 에어로졸-발생 물품의 에어로졸에서 바람직한 특징이다. 환원당의 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8% 내지 약 18%이다. 이러한 환원당의 양에 대한 선택된 목표치는 기분 좋은 향기를 에어로졸에 부여한다고 발견되었다. 또한, 이러한 환원당의 양에 대한 선택된 목표치는 공정 동안에 균질화 담배 물질의 가소성을 증가시킨다고 발견되었다.
균질화 담배 물질 웹으로부터 균질화 담배 물질을 포함하는 에어로졸 발생 물품을 제조하는 동안에, 균질화 담배 웹은 통상적으로, 예를 들어, 웨팅, 이송, 건조 및 절단과 같은 일부 물리적 핸들링을 견뎌야 한다. 따라서, 최종 담배 물질의 품질에 영향을 주지 않거나 영향을 최소한으로 하면서 이러한 핸들링을 견디도록 구성된 균질화 담배 웹을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 균질화 담배 물질 웹이 완전한 또는 부분적인 파열(ripping)을 거의 보이지 않도록 하는 것이 바람직할 것이다. 파열된 균질화 담배 웹은 제조 동안에 담배 물질의 손실로 이어질 수 있다. 또한, 완전하게 또는 부분적으로 파열된 균질화 담배 웹은 머신 정지 또는 램프 업 동안에 머신 다운타임 및 시간낭비로 이어질 수 있다. 따라서, 한편으로는, 균질화 담배 물질은 생산 동안에 결함 및 마모를 피하도록 매우 균질해야 하며, 다른 편에서는, 공정 동안에 균질화 담배 물질에 작용하는 힘을 견디도록 충분하게 높은 인장 강도를 가져야 한다.
이에 따라서, 다소 높은 인장 강도를 의미하는 가소성 특성은 기계 정지를 피하고 생산 수율을 높이기 위한 중요한 측면이다. 본 발명에 따라서, 이러한 측면은 배합물 내에 존재하는 환원당의 사전결정된 값을 목표로 설정함으로써 유리하게 제어될 수 있다. 요약하면, 환원당의 양은 에어로졸의 풍미에 영향을 줄 뿐만 아니라, 주조 및 처리되는 동안에 균질화 담배 물질의 품질에도 영향을 준다고 발견되었다.
다른 목표치, 즉 총 암모니아 또는 총 알칼로이드의 양이 바람직하게는 본 발명에 따라서 선택된다. 총 알칼로이드는 에어로졸 내의 니코틴의 양을 표시한다. 따라서, 담배 내에서 총 알칼로이드의 양을 제어하면 에어로졸-발생 물품을 사용하는 동안에 발생하여서 흡입되는 니코틴의 양을 제어할 수 있다.
총 암모니아는 어느 정도로, 에어로졸 내에 총 암모니아의 표시자 역할을 할 수 있다. 유리하게는, 상기 제2 담배 특성은 총 알칼로이드이며, 상기 제2 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.5% 내지 약 3.8%이다. 바람직하게는, 총 알칼로이드 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 1.5% 내지 약 3.5%이다. 니코틴은 알칼로이드이며, 따라서 총 알칼로이드의 양을 제어하면 균질화 담배 물질 내의 니코틴 양이 제어될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아이며, 상기 제2 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2% 미만이다. 바람직하게는, 총 암모니아 함량은 가능한 한 낮게 유지된다. 배합물 내의 총 암모니아의 제어는 균질화 담배 물질이 에어로졸-발생 물품 내에 사용되는 경우에 전달되는 에어로졸의 화학적 조성의 제어와 어느 정도 연결된다. 이러한 방식으로, 에어로졸 내에서의 니노틴 전달은 어느 정도, 예측가능하며 재현가능하다.
바람직한 실시예에서, 방법은 제3 담배 특성에 대한 제3 목표치를 선택하는 단계를 포함하며, 상기 제3 담배 특성은 총 암모니아이며, 상기 제3 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2% 미만이다. 본 발명에 따라서, 제1 및 제2 목표치가 선택되되, 제1 목표치는 환원당에 대한 목표치이며 제2 목표치는 총 암모니아 또는 총 알칼로이드 중 어느 하나에 대한 목표치일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 3개의 목표치들이 선택될 수 있으며, 제1 목표치는 환원당에 대한 것이며, 제2 목표치는 총 알칼로이드에 대한 것이며 제3 목표치는 총 암모니아에 대한 것이다.
에어로졸의 복수의 특성 및 균질화 담배 물질의 제조 공정을 보다 양호하게 제어하기 위해서, 환원당들, 총 알칼로이드 및 총 암모니아에 대한 모든 3개의 상이한 목표치들이 상이한 등급화된 담배 유형들로 된 선택된 배합물에서 설정 및 만족된다.
바람직한 실시예에서, 상기 배합된 담배 분말은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 담배의 약 50% 내지 약 100%를 차지한다.
상기 담배 배합물은 균질화 담배 물질 내에 존재하는 실질적으로 전체 담배 또는 적어도 대부분의 담배를 나타낸다. 담배 배합물을 형성하는 담배들의 특성들을 제어하는 것은 균질화 담배 물질 내의 적어도 대부분의 담배의 특성들을 제어하는 것을 의미한다. 식별된 담배 특성들의 목표치들의 적합한 선택은 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성제로서 사용되는 때에 에어로졸의 특성들을 제어하는 것을 가능하게 하며 상기 배합물이 균질화 담배 물질의 대부분의 담배를 포함한다는 사실로 인해서, 균질화 담배 물질 제조 공정을 제어하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 상기 제1 또는 제2 담배 특성의 상기 제1 또는 제2 목표치에 대한 상기 사전결정된 허용오차 범위는 각기 상기 선택된 제1 또는 제2 목표치의 약 ± 10%이다. 예를 들어, 환원당에 대한 "x-RD"의 목표치가 담배의 총 건조 중량의 약 8% 내지 약 18% 범위에서 선택되는 경우에, 바람직하게는, 상이한 담배들을 배합하는 것은 배합물 내의 총 환원당의 실제 함량이 담배의 총 건조 중량의 약 8% 내지 약 18% 범위 내의, "x-RD"의 ± 10%이도록 정밀하다. 예를 들어, "x-RD"가 약 10%인 경우에, 허용오차 범위는 약 9 내지 약 11%이다. 보다 바람직하게는, 상기 범위는 목표치의 약 ± 5%이며, 보다 더 바람직하게는, 약 ± 2%이다. 유리하게는, 범위가 좁을수록, 공정 파라미터에 대한 영향이 높아지며 에어로졸의 전달에 대한 영향도 어느 정도 높아진다.
유리하게는, 방법은 균질한 담배 웹을 건조하는 단계를 포함한다. 균질화 담배 물질의 웹은 지지면 상에 전술한 담배 분말의 배합물을 포함하여 제조된 슬러리를 주조하는 단계를 일반적으로 포함하는 유형의 주조 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 다음, 바람직하게, 주조된 시트를 건조시켜 균질화 담배 물질의 시트를 형성한 다음, 이를 지지면으로부터 제거한다. 바람직하게, 주조시 상기 주조된 담배 웹의 수분은 주조된 담배 웹의 총 중량의 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게는, 균질화 담배 물질을 제조하는 방법은 상기 주조된 담배 웹을 건조하고 상기 주조된 담배 웹을 권취하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 주조시 상기 주조된 담배 웹의 수분은 주조된 담배 웹의 총 중량의 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게, 권취시 상기 균질화 담배 웹의 수분은 균질화 담배 웹의 총 중량의 약 8% 내지 약 12%이다.
유리하게는, 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계는 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 분말 크기로 상기 담배 배합물을 분쇄하는 단계를 포함한다. 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 크기는 담배 셀들이 분쇄에 의해서 적어도 부분적으로 파괴되는 크기를 나타낸다. 또한, 이러한 평균 크기를 갖는 담배의 분말을 사용하여 획득된 균질화 담배 물질은 부드럽고 균일하다. 이하에서, 용어 "담배 분말"은 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 크기를 갖는 담배를 나타내도록 명세서에 걸쳐서 사용된다.
동종의 균질화 담배 물질을 얻기 위해서는, 균질화 담배 물질용의 담배 잎몸이 분말로 분쇄될 필요가 있다. 너무 큰 담배 입자, 즉, 약 0.15 mm를 초과하는 담배 입자는 담배 분말로 형성되는 균질화 담배 웹에 있어서 결함 및 이종성 영역을 야기할 수가 있다. 이 효과는, 담배 물질의 웹이 얇을수록 증가하게 된다. 균질화 담배 웹에 있어서의 결함은 그 균질화 담배 웹의 인장 강도를 감소시킬 수 있다. 감소된 인장 강도는 에어로졸 발생 물품의 제조에서 균질화 담배 웹의 후속 취급에 곤란을 초래할 수 있으며, 예컨대, 담배 웹의 부분적 또는 완전한 찢어짐으로 인해서 기계 정지를 야기할 수 있다. 또한, 불균일한 담배 웹은 동일한 균질화 담배 웹으로부터 제조된 에어로졸 발생 물품들 간에 에어로졸 전달에 있어서 의도하지 않은 차이를 유발할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품을 위한 허용 가능한 재생 담배 물질을 획득하기 위해서 슬러리를 형성하는 출발 담배 물질로서 상대적으로 작은 평균 입자 크기를 갖는 담배가 바람직하다. 또한, 담배 분말이 담배 셀 구조(cell structure)와 동일한 크기를 갖거나 그보다 작은 크기를 갖는 경우에는, 그 담배로부터의 물질의 에어로졸화가 향상될 수 있음이 발견되었다. 약 0.05 mm까지의 미세 분쇄가 담배 셀 구조를 유리하게 개방할 수 있다고 사료된다.
제2 양태에 따라서, 본 발명은 등급화된 담배 유형들의 담배 배합물의 분말을 포함하는 균질화 담배 물질에 관한 것이며, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 담배의 총량의 약 50% 내지 약 100%를 차지한다. 본 발명의 제2 양태에 따라서, 상기 등급화된 담배 유형들은 상기 등급화된 담배 유형들의 담배 배합물 내의 환원당이 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8% 내지 약 18%에서 선택된 양을 갖도록 배합된다. 바람직하게는, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 담배의 총량의 약 75% 내지 약 100%를 차지한다. 보다 바람직하게는, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 담배의 총량의 약 90% 내지 약 100%를 차지한다. 가장 바람직하게는, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 담배의 총량의 약 95% 내지 약 100%를 차지한다. 상기 담배 배합물의 양이 균질화 담배 물질 내에서 높을수록, 공정 파라미터에 대한 제어가 보다 양호해진다. 상기 담배 배합물의 양이 균질화 담배 물질 내에서 높을수록, 균질화 담배 물질로부터 생성될 수 있는 에어로졸의 재현성에 대한 영향이 양호해진다.
균질화 담배 물질의 웹은 지지면 상에 전술한 담배 분말의 배합물을 포함하여 제조된 슬러리를 주조하는 단계를 일반적으로 포함하는 유형의 주조 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 다음, 바람직하게, 주조된 시트를 건조시켜 균질화 담배 물질의 시트를 형성한 다음, 이를 지지면으로부터 제거한다.
본 발명의 균질화 담배 물질은 에어로졸-발생 물품에서 사용되기에 적합한 담배 웹을 제조하는 주조 및 건조 공정을 견디기에 적합한 양호한 인장 강도를 갖는다.
유리하게는, 균질화 담배 물질 내에서, 등급화된 담배 유형들은, 등급화된 담배 유형들의 배합물 내의 총 암모니아가 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2% 미만의 양으로 존재하도록 배합된다.
바람직하게는, 균질화 담배 물질 내에서, 등급화된 담배 유형들은, 등급화된 담배 유형들의 배합물 내의 총 알칼로이드가 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.5% 내지 3.8%의 양으로 존재하도록 배합된다.
유리하게는, 균질화 담배 물질 내에서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배를 포함한다. 바람직하게는, 균질화 담배 물질 내에서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 40% 미만의 어두운 담배를 포함한다. 유리하게는, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 40% 미만의 방향족 담배를 포함한다. 밝은 담배, 어두운 담배 및 방향족 담배의 상이한 특성들로 인해서, 위의 범위들을 사용하는 것은 상이한 배합물들에 대한 큰 설계 자유를 생성한다. 바람직하게는, 상기 균질화 담배 물질의 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 20% 미만의 필러 담배를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 균질화 담배 물질은 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 3%의 양의 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 셀룰로오스 펄프는 물과 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 균질화 담배 물질용 슬러리에 포함되는 셀룰로오스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 펄프화 이외에, 첨가된 셀룰로오스 섬유는 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적합한 공정을 거칠 수 있다.
섬유 입자는 담배 줄기 물질, 잎자루 또는 다른 담배 식물 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 섬유 입자들은 낮은 함유율, 예를 들면 대략 2%와 15% 사이의 함유율에 대해서 캐스트 리프에 대한 충분한 인장 강도를 생성하고자 하는 목표에 따라 선택될 수도 있다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유가 상기 섬유와 함께, 또는 대안적으로, 대마 및 대나무를 포함하여, 사용될 수 있다.
슬러리로부터 에어로졸 발생 장치에서 절단되어 도입되는 최종 균질화 담배 물질로 가공하는 동안에, 균질화 담배 시트는 종종 습윤, 운반, 건조 및 절단에 견뎌낼 필요가 있다. 균질화 담배 웹이 최소한의 파손 및 결함 형성으로 혹독한 가공 환경을 견뎌내는 능력은, 담배 물질의 손실을 감소시키기 때문에 매우 바람직한 특성이다. 슬러리에 셀룰로오스 섬유를 도입하면, 강화제로서 작용하는 담배 물질 웹의 트랙션에 대한 인장 강도가 증가하게 된다. 따라서, 셀룰로오스 섬유 첨가는 균질화 담배 물질 웹의 회복력을 증가시키게 되며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치 및 기타 흡연 물품의 제조 비용을 감소시킨다.
유리하게는, 상기 균질화 담배 물질은 상기 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 5%의 양의 결합제를 포함한다.
유리하게는, 본원에 기술된 고무진(gum) 또는 펙틴 중 임의의 것과 같은 결합제를 첨가하면, 담배 분말이 균질화 담배 웹 전체에 실질적으로 분산된 상태로 유지될 수 있도록 보장된다. 고무진에 대한 기술적인 검토를 위해서는, IRL Press (G.O. Phillip 외. eds. 1988); Whistler, Industrial Gums: Polysaccharides And Their Derivatives, Academic Press (2d ed. 1973); and Lawrence, Natural Gums For Edible Purposes, Noyes Data Corp. (1976)를 참조하라.
임의의 결합제가 사용될 수 있지만, 바람직한 결합제는 과일, 감귤 또는 담배 펙틴과 같은 천연 펙틴; 히드록시 에틸구아 및 히드록시프로필구아와 같은 구아 고무진; 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트 콩 고무진과 같은 로커스트 콩 고무진; 알지네이트; 개질되거나 유도된 전분과 같은 전분; 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스; 타마린드 고무진; 덱스트란; 풀론; 곤약 가루; 크산탄 고무진 등이다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 결합제는 구아이다.
바람직하게는, 상기 균질화 담배 물질은 상기 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 양의 에어로졸-형성제를 포함한다.
균질화 담배 물질의 웹용 슬러리에 포함시키기 위한 적절한 에어로졸 형성제는 본 기술분야에 공지되어 있고, 다음으로 한정되지 않지만, 멘톨과 같은 일가 알코올, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다.
예를 들면, 본 명세서에 따른 균질화 담배 물질이 가열식 에어로졸 발생 물품 내에서 에어로졸 형성 기재로서 사용하기 위해 의도되는 경우, 균질화 담배 물질의 웹은 건조 중량 기준으로 약 5 중량%와 약 30 중량% 사이의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수도 있다. 가열 요소를 갖는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위해 의도되는 균질화 담배 물질은 바람직하게는 건조 중량 기준으로 5% 내지 약 30%의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 가열 요소를 갖는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위해 의도되는 균질화 담배 물질의 경우, 에어로졸 형성제는 바람직하게는 글리세린일 수도 있다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 균질화 담배 물질의 부분을 포함하는 에어로졸-발생 물품에 관한 것이다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품이다. 에어로졸 발생 물품은 비가연성 에어로졸 발생 물품일 수 있다. 비가연성 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고, 예컨대, 에어로졸 형성 기재를 가열하여, 또는 화학 반응에 의해, 또는 에어로졸 형성 기재의 기계적 자극에 의해, 휘발성 화합물을 방출한다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸 휘발성 화합물을 형성할 수 있고 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 균질화 담배 물질이 에어로졸 형성 발생 물품에 사용되기 위해서는, 에어로졸 형성제가 캐스트 리프를 형성하는 슬러리에 포함되는 것이 바람직하다. 에어로졸 형성제는 미리 정해진 특성 중 하나 이상에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도 이상으로 가열되는 경우에 휘발되어 에어로졸에 니코틴 및/또는 향이 전달되도록 하는 기작을 제공한다.
본 발명은 또한 에어로졸-발생 물품들의 배치(batch)에 관한 것이며, 각기 상기 제1 또는 제2 담배 특성의 상기 제1 또는 제2 목표치는 사전결정된 허용오차 범위 내에 있으며, 상기 허용오차 범위는 각기 상기 선택된 제1 또는 제2 목표치의 약 ± 10%의 상기 제1 또는 제2 목표치와 동일하다.
구체적인 구현예들은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시 목적으로 더욱 설명될 것이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 슬러리의 제조 방법이 도시되어 있다. 본 발명의 방법의 제1 단계는 균질화 담배 물질을 제조하기 위해 담배 배합물에 사용되는 담배 유형 및 담배 등급의 선택(100)이다. 본 방법에 사용되는 담배 유형 및 담배 등급은 예컨대 밝은 담배, 어두운 담배, 방향족 담배 및 충전제 담배이다.
균질화 담배 물질의 제조에 사용되는 것으로 의도되는 선택된 담배 유형 및 담배 등급만이 본 발명인 방법의 하기 단계에 따른 가공을 거친다.
본 방법은 선택된 담배가 놓여지는 추가의 단계(101)를 포함한다. 이 단계는 제품 추적 및 추적성을 위해 예컨대 바코드 판독기에 의해 검증될 수 있는 등급 및 양과 같은 담배 무결성을 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 수확 및 숙성 후에, 담배의 잎에는 예컨대 잎 자리(stalk position), 품질 및 색상을 나타내는 등급이 매겨진다.
담배 유형은 다양한 담배 유형의 일부 담백 특성 값을 얻기 위해 검사되거나 담백 특성이 이미 분석되어, 예를 들어, 보고되거나, 바코드 또는 스티커로 기록되었다. 이러한 담백 특성은 환원당 및 총 암모니아 또는 총 알칼로이드 중 하나를 포함한다.
이러한 특성 값의 분석 또는 검색은 각 담배 유형 내에서 모든 등급에 대해 수행된다. 예를 들어, 연도 경화된 담배는 건조 중량 기준으로 약 22%와 동일한 환원당 함량을 갖는 유형 또는 등급의 담배 및 건조 중량 기준으로 약 18%의 환원당 함량을 갖는 온타리오 연도 경화 담배를 포함할 수 있다. 등급화된 담배 유형은 본 발명의 방법의 추가 단계에서 형성된 담배 배합물 (9)에서 사용된다. 배합물의 경우, 담백 특성의 복수의 목표치가 설정된다. 환원당에 대한 목표치가 담배의 총 건조 중량 기준으로 약 8% 내지 약 18% 범위 내로 선택된다. 또한, 바람직하게는 총 암모니아에 대한 목표치가 담배의 총 건조 중량 기준으로 약 0.2% 미만으로 선택된다. 바람직하게는, 총 알칼로이드에 대한 목표치는 담배의 총 건조 중량 기준으로 약 1.5% 내지 약 3.5%로 포함되게 선택된다. 환원당, 총 알칼로이드 및 총 암모니아는 담배 잎에서 직접 측정될 수 있으며, 따라서 담배 혼합물(9)에 존재할 다양한 유형들의 담배의 백분율은 선택된 목표치들을 획득하기 위해서 선택될 수 있다.
또한, 배치 단계(101)는 담배가 균질화 담배 물질의 제조를 위해 제조 공장으로 운송되는 경우, 담배 상자의 탈박스화(de-boxing) 또는 케이스 개방(case opening)하는 것을 포함할 수도 있다. 그 후, 탈박스화된 담배는 바람직하게는 중량을 측정하기 위해 중량 측정 스테이션으로 공급된다.
또한, 담배 배치 단계(101)는 필요하다면, 담대 잎들이 박스 포장되어 운송되는 경우에 통상 압축된 묶음으로 해서 운송되게 이 묶음을 슬라이싱하는 것을 포함할 수 있다.
담배 묶음들은 담배 유형에 따라서 분리된다. 예를 들어서, 각 담배 유형에 대한 처리 라인이 존재할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 다음의 단계들이 각 담배 유형에 대해 수행된다. 이러한 단계들은 하나의 생산 라인만이 필요하게 되도록 등급에 따라 나중에 수행될 수도 있다. 대안적으로, 상이한 담배 유형은 별도의 라인에서 가공될 수도 있다. 이것은 몇몇 담배 유형들에 대한 가공 단계들이 상이한 경우에 유리할 수 있다. 예를 들어, 종래의 기본적인 담배 가공에서는, 어두운 담배가 종종 추가 케이싱을 수용하기 때문에, 밝은 담배와 어두운 담배가 적어도 부분적으로는 별도의 과정에서 가공되었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 바람직하게도, 균질화 담배 웹을 형성하기 이전에, 배합된 담배 분말에 어떠한 케이싱도 추가되지 않는다.
또한, 본 발명의 방법은 담배 잎의 거친 분쇄 단계(102)를 포함한다.
본 발명의 방법의 변형예에 따르면, 담배 놓기 단계(101) 이후 및 담배 거친 분쇄 단계(102) 이전에, 도 2에 도시된 바와 같이, 추가의 세단(shredding) 단계(103)가 수행된다. 세단 단계(103)에서, 담배는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 평균 크기를 갖는 스트립(strips)으로 세단된다.
바람직하게는, 세단 단계(103) 후에는, 스트립으로부터 비담배 물질을 제거하는 단계가 수행된다(도 1 및 도 2에는 도시되지 않음).
이어서, 세단된 담배는 거친 분쇄 단계(102)를 향해 반송된다. 담배 잎의 스트립을 거칠게 분쇄하는 밀(mill)로 보내는 담배의 흐름 속도는 바람직하게 제어 및 측정된다.
거친 분쇄 단계(102)에서, 담배 스트립은 약 0.25 mm 내지 약 2 mm의 평균 입자 크기로 감소된다. 이 단계에서, 담배 입자는 여전히 셀(cell)들이 실질적으로 손상되지 않으며 결과적인 입자가 관련 이송 문제를 안고 있지 않다.
본 발명의 방법은 거칠게 분쇄된 담배를 패킹하고 선적하는 것을 포함하는 도 2에 도시된 선택적 단계(104)를 포함할 수 있다. 이 단계(104)는, 본 발명인 방법의 거친 분쇄 단계(102) 및 후속 단계가 상이한 제조 설비에서 수행될 경우에 수행된다.
바람직하게는, 거친 분쇄 단계(102) 후에, 담배 입자는 예컨대 공압 이송(pneumatic transfer)에 의해서, 배합 단계(105)로 이송된다. 대안적으로, 배합 단계(105)는 거친 분쇄 단계(102) 이전에 또는 존재할 경우, 세단 단계(103) 이전에, 또는 대안적으로 세단 단계(103)와 거친 분쇄 단계(102) 사이에 수행 될 수 있다.
배합 단계(105)에서는, 담배 배합용으로 선택된 상이한 담배 유형의 모든 거칠게 분쇄된 담배 입자가 배합된다. 따라서, 배합 단계(105)는 모든 선택된 담배 유형에 대한 단일의 단계이다. 이것은, 배합 단계 후에는 모든 상이한 담배 유형에 대해 단일의 공정 라인만 있으면 된다는 것을 의미한다.
배합 단계(105)에서는, 바람직하게 다양한 담배 유형의 입자 혼합이 수행된다. 바람직하게는, 담배 배합물의 특성들 중의 하나 이상의 특성을 측정 및 제어하는 단계가 수행된다. 본 발명에 따르면, 담배의 흐름은 미리 설정된 목표치 또는 미리 설정된 목표치를 따라 원하는 배합이 얻어지도록 제어될 수가 있다. 예를 들어, 배합물은 이 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배(1)를 포함하며, 어두운 담배(2) 및 방향족 담배(3)가 그 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준으로 약 0% 내지 약 40%, 예를 들어 약 35% 퍼센티지로 포함된다. 보다 바람직하게는, 또한 충전제 담배(4)가 배합물 내 총 담배의 건조 중량 기준 약 0% 내지 약 20%의 퍼센티지로 도입된다. 따라서, 다양한 담배 유형의 흐름 속도는 이러한 다양한 담배 유형의 비율이 얻어지도록 제어된다. 대안적으로, 사용된 상이한 담배 잎에 대하여 거친 분쇄 단계(102)가 후속적으로 행해지는 경우, 단계(102)의 시작에서의 중량 측정 단계는 흐름 속도를 제어하는 대신에 담배 유형 및 등급마다 사용되는 담배의 양을 결정한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배합물은 환원당(10)에 대한 목표치 및 총 알칼로이드(11) 및 총 암모니아(12)에 대한 목표치 중 하나가 충족되도록 제조된다. 바람직하게는, 3 개의 목표치 모두가 선택되며, 이로써 결과 배합물은 대략 선택된 목표치들로 환원당 값, 총 암모니아 값 및 총 알칼로이드 값을 갖는다. 제 1, 제 2 및 제 3 목표치는 본 발명의 공정에서 사전결정된 허용 오차 범위 내에서 획득되며, 상기 사전결정된 허용 오차 범위는 바람직하게는 각기 제 1, 제 2 및 제 3 목표치의 ± 10%이다.
도 4에서, 배합 단계(105) 동안의 다양한 담배 유형의 도입이 도시되어 있다. 이러한 담배 유형들은 상술한 목표치들이 결과적인 배합물에서 획득되도록 하는 비들로 도입된다.
각각의 담배 유형 자체가 하위 배합물일 수 있다는 것을 이해해야 하며, 즉, "밝은 담배 유형(bright tobacco type)"은 예를 들어 상이한 등급을 갖는 버지니아 담배와 브라질 연도 경화된 담배를 혼합한 것일 수 있다.
배합 단계(105) 후에, 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 담배 분말 평균 크기까지로, 미세 분쇄 단계(106)가 수행된다. 이 미세 분쇄 단계(106)는 담배의 크기를 슬러리 제조에 적합한 분말 크기로 감소시킨다. 이러한 미세 분쇄 단계(106) 후에는, 담배의 셀이 적어도 부분적으로 파괴되어 담배 분말은 점착성이 될 수도 있다.
이렇게 수득된 담배 분말은 담배 슬러리를 형성하는데 즉시 사용될 수 있다. 대안적으로는, 예를 들어 적절한 용기에 담배 분말을 보관하는 추가 단계가 포함될 수도 있다(도시되지 않음).
이제 도 3을 참조하면, 균질화 담배 웹의 제조를 위한 본 발명의 방법이 도시되어있다. 미세 분쇄 단계(106)로부터의, 담배 분말이 후속 슬러리 제조 단계(107)에서 사용된다. 슬러리 제조 단계(107) 이전에 또는 그 동안, 본 발명의 방법은 2개의 추가 단계, 즉 셀룰로오스 섬유(5) 및 물(6)이 펄프화되어 섬유를 물에 균일하게 분산시키고 정제하는 펄프 제조 단계(108) 및 현탁액 제조 단계(109)(여기서 에어로졸 형성제(7) 및 결합제(8)가 사전 혼합됨)를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 형성제(7)는 글리세롤(glycerol)을 포함하고, 결합제(8)는 구아(guar)를 포함한다. 유리하게는, 현탁액 제조 단계(109)는 물의 도입 없이 구아와 글리세롤을 사전 혼합하는 것을 포함한다.
슬러리 제조 단계(107)는 바람직하게는 에어로졸 형성제 및 결합제의 사전 혼합 용액을 슬러리 혼합 탱크로 이송하고, 또한 펄프를 슬러리 혼합 탱크로 이송하는 것을 포함한다. 또한, 슬러리 준비 단계는 펄프 및 구아(글리세롤 현탁액)를 가진 슬러리 혼합 탱크에 담배 분말 배합물을 투여하는 것을 포함한다. 보다 바람직하게는, 이 단계는 또한 슬러리의 균일성 및 균질성을 보장하기 위해 고 전단 혼합기(high shear mixer)로 슬러리를 가공하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 슬러리 제조 단계(107)는 또한 물을 첨가하는 단계를 포함하며, 여기서 물을 슬러리에 첨가하여 원하는 점도 및 수분을 얻는다.
균질화 담배 웹을 형성하기 위해, 바람직하게는 단계(107)에 따라 형성된 슬러리를 주조 단계(110)에서 주조한다. 바람직하게는, 이러한 주조 단계(110)는 슬러리를 주조 스테이션으로 운반하고, 또한 슬러리를 지지체 상에 균질하고 균일한 막 두께를 갖는 웹으로 주조하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 주조 단계(110)는 슬러리를 주조 스테이션으로 운반하고, 또한 슬러리를 지지체 상에 균질하고 균일한 막 두께를 갖는 웹으로 주조하는 것을 포함한다.
균질화 캐스트 웹은 예컨대 무단(endless) 스테인리스 스틸 벨트 건조기에서의 주조 웹의 균일하고 온화한(gentle) 건조를 포함하는 건조 단계(111)에서 건조된다. 무단 스테인리스 스틸 벨트 건조기는 개별적으로 제어 가능한 구역을 포함 할 수 있다. 바람직하게는 건조 단계는 각각의 건조 구역에서의 주조 잎 온도를 모니터하여 각 건조 구역에서의 온화한 건조 프로파일을 보장하고, 또한 균질화 캐스트 웹이 형성되는 지지체를 가열하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 건조 프로파일은 소위 TLC 건조 프로파일이다.
웹 건조 단계(111)의 종료시, 건조된 웹에 존재하는 수분 함량 및 결함 수를 측정하기 위해 모니터링 단계(도시되지 않음)가 수행된다.
목표 수분 함량으로 건조된 균질화 담배 웹은 권취 단계(111)에서 바람직하게 권취되어, 예를 들어 단일의 마스터 보빈(master bobbin)을 형성한다. 그 다음, 이 마스터 보빈은 소형 보빈 형성 공정에서 슬릿팅(slitting)에 의해서 더 작은 보빈의 제조를 수행하는데 사용될 수 있다. 그 다음, 더 작은 보빈은 에어로졸 발생 물품(미도시)의 제조를 위해서 사용될 수 있다.
도 1 또는 도 2에 따른 균질화 담배 물질용 슬러리 제조 방법은 도 6에 개략적으로 도시된 슬러리 제조를 위한 장치(200)를 사용하여 수행된다. 장치(200)는 상이한 담배 유형의 축적, 탈-스태킹, 중량 측정 및 검사가 이루어지는 담배 수용 스테이션(201)을 포함한다. 선택적으로는, 담배가 카톤(carton)으로 수송된 경우, 수용 스테이션(201)에서 담배를 담고 있는 카톤의 제거가 수행된다. 담배 수용 스테이션(201)은 선택적으로 담배 묶음 분할 유닛(tobacco bale splitting unit)을 또한 포함한다.
도 6에서는 하나의 유형의 담배에 대한 생산 라인만이 도시되어 있지만, 배합 단계가 수행되는 시기에 따라 본 발명에 따른 균질화 담배 물질 웹에 사용된 각각의 담배 유형에 대해서 동일한 장비가 제공될 수 있다. 또한, 담배는 세단 단계(103)를 위해서 세단기(shredder)(202)에 도입된다. 세단기(202)는 예를 들어 핀 세단기(pin shredder)일 수 있다. 세단기(202)는 바람직하게는 모든 크기의 묶음을 취급하여, 담배 스트립을 풀고서 스트립을 더 작은 조각으로 세단하도록 구성된다. 각 생산 라인에서의 담배 조각들은 예컨대 공압 이송부(203)에 의해서, 거친 분쇄 단계(102)를 위해 밀(204)로 이송된다. 바람직하게는, 담배 조각 내의 이물질을 제거하기 위해, 이송 동안에 제어가 행해진다. 예를 들어, 세단된 담배의 공압 이송에 따라, 스트링 제거 컨베이어 시스템, 중질 입자 분리기 및 금속 검출기가 제공될 수 있으며, 첨부 도면에서는 이들 모두가 205로 표시되어 있다.
밀(204)은 약 0.25 mm 내지 약 2 mm의 크기까지 담배 스트립을 거칠게 분쇄하도록 구성된다. 밀의 로터(rotor) 속도는 담배 세단 흐름 속도를 기준으로 제어 및 변경될 수가 있다.
바람직하게는, 균일한 질량 흐름 제어를 위한 버퍼 사일로(buffer silo)(206)가 거친 분쇄기 밀(204) 다음에 위치된다. 또한, 바람직하게는 밀(204)은 안전상의 이유로 스파크 검출기 및 안전 차단 시스템(207)을 구비한다.
밀(204)로부터의, 담배 입자는 예를 들어 공압 이송(208)에 의해서 배합기(210)로 이송된다. 배합기(210)는 바람직하게는 적절한 밸브 제어 시스템이 존재하는 사일로를 포함한다. 배합기에서는, 미리 정해진 배합을 위해 선택된 모든 상이한 종류의 담배 입자가 도입된다. 배합기(210)에서는, 담배 입자가 균일한 배합물로 혼합된다. 배합기(210)로부터의, 담배 입자의 배합물은 미세 분쇄 스테이션(211)으로 운반된다.
미세 분쇄 스테이션(211)은 예를 들어 적절한 세목의 미세 담배 분말로, 즉 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 담배 분말로 제조하기에 적합한 설계 보조 장치를 갖는 충격 분류 밀이다. 미세 분쇄 스테이션(211) 이후에, 공압 이송 라인(212)은 슬러리 제조 공정이 이루어지는 하류 슬러리 배치 혼합 탱크로의 연속 공급을 위해, 미세 담배 분말을 버퍼 분말 사일로(213)에 이송하도록 구성된다.
본 발명의 방법의 단계 106, 107 및 108에서 전술한 담배 분말을 사용하여 제조된 슬러리는, 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같은 주조 스테이션(300)에서 또한 주조된다.
버퍼 탱크(도시되지 않음)로부터의 슬러리는 정밀한 흐름 속도 제어 측정을 갖는 적절한 펌프에 의해 주조 스테이션(300)으로 이송된다. 주조 스테이션(300)은 다음의 섹션들을 포함하는 것이 바람직하다. 적절한 웹 형성을 위해 필요한 균일성 및 두께를 갖는 스테인리스 스틸 벨트와 같은 지지체(303) 상에 슬러리가 주조되는 정밀 슬러리 주조 박스 및 블레이드 조립체(301)가, 펌프로부터의 슬러리를 수용한다. 건조 구역 또는 섹션을 갖는 주 건조기(302)가 주조된 담배 웹을 건조시키기 위해서 제공된다. 바람직하게는, 개별 건조 구역은 지지체 상의 가열된 공기 및 조절 가능한 배기 공기 제어로, 지지체 바닥면 상에서의 증기 가열을 갖는다. 주 건조기(302) 내에서, 균질화 담배 웹은 지지체(303) 상에서 원하는 최종 수분도로 건조된다.
1: 밝은 담배
2: 어두운 담배
3: 방향족 담배
4: 충전제 담배
5: 셀룰로오스 섬유
6: 물
7: 에어로졸 형성제
8: 결합제
9: 담배 배합물
10: 환원당
11: 알칼로이드
100: 선택
101: 배치 단계
102: 분쇄 단계
103: 세단 단계
104: 선택적 단계
105: 배합 단계
106: 미세 분쇄 단계
107: 슬러리 제조 단계
108: 펄프 제조 단계
109: 현탁액 제조 단계
110: 주조 단계
111: 건조 단계
200: 장치
201: 스테이션
202: 세단기
203: 공합 이송부
204: 밀
206: 사일로
207: 시스템
208: 공압 이송
210: 배합기
211: 미세 분쇄 스테이션
212: 공압 이송 라인
213: 사일로
300: 주조 스테이션
301: 조립체
302: 건조기
303: 지지체
2: 어두운 담배
3: 방향족 담배
4: 충전제 담배
5: 셀룰로오스 섬유
6: 물
7: 에어로졸 형성제
8: 결합제
9: 담배 배합물
10: 환원당
11: 알칼로이드
100: 선택
101: 배치 단계
102: 분쇄 단계
103: 세단 단계
104: 선택적 단계
105: 배합 단계
106: 미세 분쇄 단계
107: 슬러리 제조 단계
108: 펄프 제조 단계
109: 현탁액 제조 단계
110: 주조 단계
111: 건조 단계
200: 장치
201: 스테이션
202: 세단기
203: 공합 이송부
204: 밀
206: 사일로
207: 시스템
208: 공압 이송
210: 배합기
211: 미세 분쇄 스테이션
212: 공압 이송 라인
213: 사일로
300: 주조 스테이션
301: 조립체
302: 건조기
303: 지지체
Claims (21)
- 가열 비연소 에어로졸-발생 물품에서 사용하기 위한 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 방법으로서,
- 제1 담배 특성에 대한 제1 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제1 담배 특성은 환원당이며, 상기 제1 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8 % 내지 약 18 %인, 단계;
- 제2 담배 특성에 대한 제2 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아 및 총 알칼로이드 중 하나인, 단계;
- 담배 배합물을 형성하도록 등급화된 담배 유형들을 배합하는 단계로서, 각 등급화된 담배 유형은 사전결정된 양의 상기 제1 및 제2 담배 특성들을 포함하며, 이로써 상기 제1 및 제2 담배 특성들의 상기 제1 및 제2 목표치들이 사전결정된 허용오차 범위 내에서 상기 배합물 내에 획득되는, 단계;
- 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계;
- 상기 배합된 담배 분말을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 및
- 상기 슬러리로부터 균질한 담배 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제2 담배 특성은 총 알칼로이드 양이며, 상기 제2 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 1 .5 % 내지 약 3.5 %인, 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제2 담배 특성은 총 암모니아 양이며, 상기 제2 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2 %미만인, 방법.
- 제2항에 있어서,
제3 담배 특성에 대한 제3 목표치를 선택하는 단계로서, 상기 제3 담배 특성은 총 암모니아 양이며, 상기 제3 목표치는 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2 % 미만인, 상기 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 배합된 담배 분말은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 담배의 약 50% 내지 약 100%를 차지하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 등급화된 담배 유형들을 배합하는 단계는 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배를 배합하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 담배 특성의 상기 제1 또는 제2 목표치에 대한 상기 사전결정된 허용오차 범위는 각기 상기 선택된 제1 또는 제2 목표치의 약 ± 10%인, 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 균질한 담배 웹을 건조하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 배합물을 배합된 담배 분말로 분쇄하는 단계는 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm의 평균 분말 크기로 상기 담배 배합물을 분쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
- 등급화된 담배 유형들의 담배 배합물의 분말을 포함하는 균질화 담배 물질로서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 담배의 총량의 약 50% 내지 약 100%를 차지하며, 상기 등급화된 담배 유형들은 환원당이 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 8% 내지 약 18%의 양으로 존재하도록 배합되는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항에 있어서, 상기 등급화된 담배 유형들은 총 암모니아가 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 0.2% 미만의 양으로 존재하도록 배합되는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 등급화된 담배 유형들은 총 알칼로이드가 상기 균질화 담배 물질 내에 존재하는 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 1.5% 내지 약 3.5%의 양으로 존재하도록 배합되는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 적어도 약 30%의 밝은 담배를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 40% 미만의 어두운 담배를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 40% 미만의 방향족 담배를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담배 배합물은 상기 균질화 담배 물질 내에 포함된 총 건조 담배 중량을 기준으로 약 20 % 미만의 필러 담배를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 3%의 양의 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 균질화 담배,
- 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 5%의 양의 결합제를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균질화 담배 물질의 건조 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 양의 에어로졸-형성제를 포함하는, 균질화 담배 물질.
- 제 10 항 내지 제 19 항 중 하나 이상의 항에 따른 균질화 담배 물질 또는 제 1 항 내지 제 9 항 중 하나 이상의 항의 방법에 따라서 제조된 균질화 담배 물질의 부분을 포함하는 에어로졸-발생 물품.
- 제 20 항에 따른 에어로졸-발생 물품들의 배치(batch)로서, 각기 상기 제1 또는 제2 담배 특성의 상기 제1 또는 제2 목표치는 사전결정된 허용오차 범위 내에 있으며, 상기 허용오차 범위는 각기 상기 선택된 제1 또는 제2 목표치의 약 ± 10 %의 상기 제1 또는 제2 목표치와 동일한, 배치.
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