KR20170096217A - 흡연 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡연 가능한 물질의 로드 및 로드의 한 단부에 부착된 필터를 포함하는 흡연 물품으로서, 상기 필터가 적어도 두 개의 섹션들을 포함하고 다공성 플러그 랩에 랩핑되며, 제1 팁핑 랩퍼가 흡연 가능한 물질의 로드와 필터 사이의 연결부 위에 가로놓이며, 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼가 필터 둘레에, 다공성 플러그 랩의 일부가 제1 팁핑 랩퍼와 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼 사이에 노출되도록 제1 팁핑 랩퍼로부터 이격되고 이와 분리되게 제공되며, 팁핑 랩퍼들이 대개 플러그 랩에 비해 더욱 낮은 다공성을 갖는 흡연 물품에 관한 것이다. 그러나, 팁핑 랩퍼가 플러그 랩에 비해 더욱 다공성인 경우에, 분할 팁핑(split tipping)은 여전히 이의 기능성을 보유할 것이다.

Description

흡연 물품 {SMOKING ARTICLES}

본 발명은 흡연 물품, 및 특히 주류 연기에서 특정 성분들 또는 성분들의 그룹들의 기계 측정 수율을 감소시키는 흡연 물품에 관한 것이다.

통상적으로, 궐련과 같은 흡연 물품들은 페이퍼 랩퍼(paper wrapper)에 랩핑된 실린더 형태의 담배 또는 담배-기반 흡연 가능한 물질의 담배 로드를 포함하는데, 여기에는 필터 유닛이 제공될 수 있다. 이의 기본적인 형태에서, 필터 유닛은 임의적으로 리세스(recess) 및 갭(gap)과 같은, 연기 흐름 및 필터 기능을 변경시키기 위한 특성들을 포함하는, 셀룰로오즈 아세테이트 토우(cellulose acetate tow)와 같은 여과 물질, 및 미립자 탄소와 같은 첨가제들로부터 형성된 실린더 엘리먼트(cylindrical element)이다. 토우(tow)는 여과 물질의 실린더 형상 및 구조를 유지시키는데 도움을 주는 플러그 랩 층으로 랩핑될 수 있다. 필터 유닛은 팁핑 페이퍼(tipping paper)를 사용하여 담배 로드에 연결되는데, 이러한 팁핑 페이퍼는 필터 유닛 둘레에 랩핑되고 필터 유닛과 담배 로드 사이의 연결부(join)를 포개어지게 하는 외부 페이퍼 층이다. 팁핑 페이퍼는 적소에서 붙여진다.

담배 연기는 5000개가 넘는 확인된 성분들의 복잡하고 동적인 혼합물인데, 이중 대략 150개는 요망되지 않는 것으로 기록되었다. 이러한 성분들은 흡연자에 의해 흡입되는 주류 연기(mainstream smoke; MS)에 존재하고, 또한 퍼프(puff)들 사이에서 측류 연기(sidestream smoke; SS)의 성분들로서 방출된다.

2001년에, 의학연구소(Institute of Medicine; IOM)에서는, 흡연 관련 질환들이 복용량(dose)과 관련이 있으며 유행병학적 연구에서 중단 이후에 흡연 관련 질환 위험의 감소를 보이기 때문에, 잠재적인 노출 감소 제품(potential reduced-exposure product; PREP)을 개발함으로써 흡연 관련 위험을 감소시키는 것이 가능할 수 있다고 보고하였다. 이러한 것들은 (1) 하나 이상의 담배 독성물에 대한 노출의 실질적인 감소를 야기시키는 제품, 및 (2) 위험 감소가 요청되는 경우에, 하나 이상의 특정 질환의 위험 또는 다른 건강 유해 효과를 감소시킬 것으로 합리적으로 예상될 수 있는 제품으로서 규정된다[Stratton 등, 2001]. 지금까지, 어떠한 가연성 궐련 제품도 IOM에 의해 개략된 일반 요건들을 충족시키는 것으로 보이지 않았다.

이에 따라, 요망되지 않는 것으로 여겨지는 모든 MS 성분들의 방출의 현저한 감소를 나타내는 흡연 물품을 제공하기 위한 제안(challenge)이 존재한다. 그러나, 특정 성분들을 감소시키기 위한 개별적인 수단들은 다른 성분들의 감소를 종종 일으키지 않을 것이며, 일부 경우에서, 심지어 다른 것들의 수준의 증가를 일으킬 것이다.

추가로, 소비자에게 허용 가능한 제품을 생산하는 것이 또한 중요하다. 통상적인 흡연 물품의 여러 감각적인 영향(sensory impact)은 MS의 성분들 뿐만 아니라, 다른 인자들, 예를 들어 압력 강하 및 퍼프의 횟수를 기반으로 한다. 특정의 MS 성분들을 감소시키기 위해 취해지는 일부 조치들이 흡연자에게 만족스럽지 못한 흡연 경험을 제공할 가능성을 갖는 것으로 확인되었다.

발명의 개요

본 발명의 구체예들에 따르면, 흡연 가능한 물질의 로드, 및 로드의 한 단부에 부착된 필터를 포함하는 흡연 물품으로서, 상기 필터가 적어도 세 개의 섹션들을 포함하고 다공성 플러그 랩(porous plug wrap)에 랩핑되며, 제1 팁핑 랩퍼(tipping wrapper)가 흡연 가능한 물질의 로드와 필터 사이의 연결부(join) 위에 가로놓이며, 다공성 플러그 랩의 일부가 제1 팁핑 랩퍼와 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼 사이에 노출되도록 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼가 필터 둘레에, 제1 팁핑 렙퍼로부터 이격되고 이외 분리되게 제공되며, 팁핑 랩퍼들이 플러그 랩에 비해 덜 다공성인 흡연 물품이 제공된다.

일부 구체예에서, 적어도 하나의 필터 섹션은 섬유 필터 물질을 포함한다. 적어도 하나의 필터 섹션은 다공성 흡착 물질을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 필터 섹션은 이온 교환 수지를 포함할 수 있다.

특정의 구체예에서, 적어도 하나의 필터 섹션에 포함될 수 있는 다공성 흡착 물질은 조작된 다공성 구조를 갖는 다공성 카본이다. 필터 섹션은 약 20 mg 내지 약 80 mg의 다공성 흡착 물질을 포함할 수 있다.

특정 구체예에서, 적어도 하나의 필터 섹션에 포함될 수 있는 이온 교환 수지는 표면 활성화된 아민을 갖는다. 필터 섹션은 약 5 mg 내지 약 40 mg의 이온 교환 수지를 포함할 수 있다.

일부 구체예에서, 필터는 섬유 필터 물질을 포함하는 마우스 단부 섹션(mouse end section), 이온 교환 수지를 포함하는 섹션, 및 다공성 흡착 물질을 포함하는 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 섹션을 포함한다.

일부 구체예에서, 필터는 통상적인 궐련에서의 필터 보다 더욱 길고, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 바람직하게 약 37 mm의 길이를 갖는다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 약 83 mm의, 필터 및 흡연 가능한 물질의 로드를 포함하는 전체 길이를 갖는다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 약 21 mm의 원주를 갖는, 통상적인 궐련의 원주 보다 더욱 작은 원주를 갖는다.

일부 구체예에서, 제1 팁핑 랩퍼와 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼 사이의 갭(gap)은 약 10 mm의 폭을 갖는다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 팁핑 랩퍼에 및/또는 필터의 바디에 형성된 통기 구멍(ventilation hole)들을 추가로 포함한다.

일부 구체예에서, 흡연 가능한 물질의 로드는 하기 (a) 내지 (c) 중 하나 이상을 포함한다:

(a) 감소된 수준의 질소 함유 화합물(nitrogenous compound)들을 형성하도록 처리된 담배;

(b) 폴리페놀 및/또는 펩티드를 제거하도록 처리된 담배;

(c) 불연성 무기 충전제, 바인더 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용 시트.

또한, 흡연 가능한 물질은 라미나 담배(lamina tobacco) 및/또는 드라이 아이스 팽화 담배(dry ice expanded tobacco; DIET)를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 일부 구체예에서, 흡연 가능한 물질은 글리세롤을 추가로 포함한다. 흡연 가능한 물질은 또한 또는 대안적으로 적어도 하나의 풍미제(flavour)를 포함할 수 있다.

일부 구체예에서, 흡연 물품의 흡연 가능한 물질은 블렌드 처리된 담배(blend treated tobacco), 담배 대용 시트, DIET, 라미나 담배, 글리세롤 및 톱 풍미제(top flavour)를 포함한다.

하기에서 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체예들이 단지 비제한적 예로서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품의 개략적인 예시이다.
도 2는 도 1의 필터의 내부 구조를 보다 상세하게 예시한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 대안적인 구체예에 따른 흡연 물품의 종단면도의 개략적 예시이다.
도 4는 고활성 폴리머-유도 카본을 제조하는 방법의 개요를 도시한 것이다.
도 5는 통기 시스템를 변경시키기 위한 통기구 흐름 측정을 도시한 것이다.

본 발명은 소비자 수용성을 유지하면서 증가된 독성물 감소(increased toxicant reduction)를 갖는 흡연 물품을 제공하기 위해 향상된 통기 시스템(ventilation system)을 제공하는 필터 디자인을 포함하는 흡연 물품에 관한 것이다.

일부 구체예에 따르면, 독성물 감소는 맞춘 생산된 담배 블렌드(bespoke tobacco blend) 및/또는 맞춘 생산된 흡착 필터 첨가제(bespoke adsorbent filter additive)와 필터를 결합시킴으로써 추가로 향상될 수 있다. 또한, 임의적인 신규한 전체 흡연 물품 포맷은 흡연 물품의 소비자 수용성을 향상시키기 위하여 필터 디자인의 효과와 다른 독성물 감소 조치의 균형을 맞추는데 도움을 줄 수 있다.

표준 또는 통상적인 궐련에서, 필터 및 담배 로드는 필터의 전체 길이 및 담배 로드의 인접한 단부를 덮는 팁핑 랩퍼(tipping wrapper)에 의해 연결된다. 통기부(ventilation)가 제공되는 경우에, 이는 주변 공기를 필터로 빨아들이게 하고 MS를 희석시키기 위하여, 팁핑 페이퍼에 형성된 구멍 또는 채널 형태로 존재하는 경향이 있다.

본 발명의 구체예에서, 팁핑 랩퍼는 전체 필터를 덮지 않는다. 오히려, 팁핑 페이퍼는 분할되고/거나 둘 이상의 스트립을 포함한다. 제1 팁핑 랩퍼는 예를 들어 필터를 로드에 부착시키기 위하여 필터와 흡연 가능한 물질의 로드 사이의 연결부를 덮는다. 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼는, 제1 팁핑 랩퍼와 적어도 하나의 추가 팁핑 랩퍼 사이에 갭이 형성되도록 제1 팁핑 랩퍼로부터 이격되고 이와 분리되게, 필터의 다른 부분을 둘러싼다. 이러한 갭은 팁핑 랩퍼 보다 더욱 다공성인 물질로 둘러싸여지는 필터의 구역을 노출시킨다. 이는 단지 다공성 (플러그 랩) 페이퍼에 의해 둘러싸여지는 필터의 섹션을 야기시켜, 필터 구역 안으로 그리고 밖으로 가스의 확산을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, CO(일산화탄소) 및 NO(일산화질소)와 같은 가스는 이러한 필터 구역으로부터 필터 밖으로 확산할 수 있다. 소위 이러한 '분할-팁핑(split-tipping)'은 또한 보다 높은 유량에서 통기구 수준 제어를 개선시킬 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조로 하여, 흡연 가능한 물질의 로드(11) 및 필터(12)를 포함하는 본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품(10)이 도시된다. 일 구체예에서, 흡연 가능한 물질 로드(11)는 페이퍼 슬리브 내에 함유된 담배-기반 물질 또는 흡연 가능한 담배의 실린더를 포함한다.

흡연 가능한 물질의 로드(11)는 필터(12)에 부착된다. 예시된 구체예에서, 제1 팁핑 랩퍼(14)는 흡연 가능한 물질의 로드(11)와 필터 사이의 연결부 위에 놓여지도록 정위된다. 이러한 팁핑 랩퍼(14)는 필터(12)에 로드(11)를 부착시키는데 도움을 준다. 추가 팁핑 랩퍼(15)는 필터의 마우스 단부(mouth end)(13)에서 필터를 둘러싼다. 팁핑 랩퍼들(14, 15)은 이러한 것들 사이에 갭(16)을 제공하기 위하여 서로 이격되고 분리되게 정위된다. 이러한 갭(16)은 팁핑 랩퍼에 의해 둘러싸여지지 않는 필터의 섹션이다. 예시된 구체예에서, 갭(16)에서의 이러한 필터 섹션은 노출된 다공성 플러그 랩에 의해 둘러싸여진다.

필터(12)의 구조는 도 2의 분해도에서 보다 상세히 예시된다. 필터는 세 개의 별도의 필터 섹션들(21a, 21b, 21c)을 포함한다. 각 개별적인 필터 섹션(21a, 21b, 21c)은 바람직하게 상이하다. 각 개별적인 필터 섹션(21a, 21b, 21c)이 요망되는 구조를 유지하게 하기 위하여, 이러한 것들은 임의적으로 개개 내부 플러그 랩(22a, 22b, 22c)에서 각각 개별적으로 랩핑될 수 있다.

한 단부에 다른 한 단부가 함께 정위된 직후에, 세 개의 개별적으로 랩핑된 필터 섹션들(21a, 21b, 21c)은 이후에 이러한 것들을 단일 유닛으로서 함께 유지시키는 단일 외부 플러그 랩(23)과 함께 랩핑된다. 외부 플러그 랩(23)은 다공성 물질로 제조되며, 개별적인 내부 플러그 랩(22a, 22b, 22c) 중 적어도 일부는 또한 다공성일 수 있다.

필터(12)는 담배 로드(11) 및 필터(12) 둘레로 랩핑되는 제1 팁핑 랩퍼(14)에 의해, 이러한 것들 사이의 연결부 위에 제1 팁핑 랩퍼가 가로놓여지도록, 담배 로드(11)에 부착된다. 팁핑 랩퍼는 적소에서 붙여진다.

제2의 별도의 팁핑 랩퍼(15)는 담배 로드(11)에 대해 원위에 있는 필터(12)의 마우스 단부(13) 둘레로 랩핑되고, 이들 사이에 갭(16)을 남겨 두기 위하여 제1 팁핑 랩퍼(14)로부터 이격된다. 외부 플러그 랩(23)은 흡연 물품(10)의 필터 섹션에서 통기 구역을 규정하기 위해 갭(16)에서 노출된다. 이러한 필터 섹션의 다공도는 그러한 구역에서 필터를 둘러싸는 임의의 내부 플러그 랩 및 외부 플러그 랩(23)의 다공도에 의해 결정될 것이다. 팁핑 랩퍼는 바람직하게 팁핑 랩퍼들(14, 15) 사이의 갭(16)을 따라 정렬되는 필터의 섹션을 둘러싸는 페이퍼의 다공도에 비해 감소된 다공도의 구역을 제공한다.

도 1 및 도 2에 예시된 본 발명의 구체예에서, 필터(12)는 세 개의 별도의 섹션들(21a, 21b, 21c)을 포함하는 것으로 기술된다. 그러나, 세 개가 넘는 필터 섹션들이 본 발명의 범위 내에서 제공될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 또한, 본 발명은 개별적인 플러그 랩(22a, 22b, 22c)에 먼저 랩핑되는 각 개별적인 필터 섹션(21a, 21b, 21c)으로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 대신에, 외부 플러그 랩(23)은 모든 필터 섹션들을 함께, 그리고 실린더형일 수 있는, 이들의 바람직한 형태로 유지하도록 제공될 수 있다.

도 2에 도시된 구체예에서, 세 개의 필터 섹션(21a, 21b, 21c)은 동일한 크기를 가지지 않는다. 예시된 구체예에서, 마우스 단부 섹션(21c)은 중간 섹션(21b) 보다 더욱 짧으며, 또한 이러한 중간 섹션은 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 섹션(21a) 보다 더욱 짧다. 특정 구체예에서, 마우스 단부 섹션(21c)은 7 mm의 길이를 가지며, 중간 섹션(21b)은 10 mm의 길이를 가지며, 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 섹션(21a)은 20 mm의 길이를 갖는다.

제1 및 제2 팁핑 랩퍼(14, 15)는 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 섹션(21a)의 일부를 노출시키도록 크기를 가지고 정위된다. 필터의 마우스 단부에서의 제2 팁핑 랩퍼(15)는 제1 팁핑 랩퍼(14) 보다 더욱 넓다. 도 2에 예시된 특정 구체예에서, 제1 팁핑 랩퍼는 11 mm 폭의 구역을 덮으며, 이는 흡연 가능한 물질의 로드의 단부 및 인접한 필터 섹션(21a)의 일부 위에 가로놓인다. 상세하게, 제1 팁핑 랩퍼(14)는 흡연 가능한 물질의 로드에서 5 mm 및 인접한 필터 섹션(21a)에서 6 mm 위에 가로 놓여질 수 있다. 예시된 구체예에서 제1 팁핑 랩퍼(14) 및 제2 팁핑 랩퍼(15) 사이의 갭은 10 mm이다. 다시, 도 2에 예시된 구체예에서, 제2 팁핑 랩퍼는 필터(12)의 마우스 단부에서 21 mm 폭의 구역을 덮어서, 모든 마우스 단부 필터 섹션(21c), 모든 중앙 필터 섹션(21b) 및 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 필터 섹션(21a)의 일부(4 mm) 위에 가로로 놓인다. 이에 따라, 제1 팁핑 랩퍼(14)와 제2 팁핑 랩퍼(15) 사이의 갭(16)은 흡연 가능한 물질의 로드(11)에 인접한 필터 섹션(22a)의 일부를 따라 정렬된다.

본 발명의 범위 내에서 상술된 흡연 물품(10)으로부터 변형이 가능하다. 예를 들어, 두 개가 넘는 별도의 팁핑 랩퍼들은 필터 및/또는 흡연 가능한 물질의 로드를 제한하도록 제공될 수 있으며, 이러한 것들은 둘 이상의 갭을 제공하기 위해 정위될 수 있다. 랩퍼의 크기(폭) 및 이들의 위치는 다양한 폭의 갭을 그리고 다양한 위치에서 제공하기 위해 달라질 수 있다. 또한, 필터 섹션의 갯수 및 크기는 또한 달라질 수 있다.

도 3은 필터(112)가 통기 구멍(131)을 추가로 포함하는 흡연 물품의 대안적인 구체예를 도시한 것이다. 흡연 물품(110)은 통기 구멍(131)을 포함하는 것을 제외하고, 도 2에 예시된 흡연 물품(10)과 동일한 구성요소들을 포함한다.

통기 구멍의 목적은 흡연자가 흡연 물품을 빨아들일 때 공기가 필터로 들어가게 하기 위한 것이다. 공기는 주류 연기 및 점화된 흡연 가능한 물질로부터 필터를 통해 빨아들여지는 다른 성분들과 혼합하고 이러한 것들을 희석시킨다. 현재 통기 구멍을 제조하기 위해 사용되고 있는 소정 범위의 기술들이 존재한다. 팁핑 랩퍼는 랩핑 이전에 기계적 또는 정전기적 천공 디바이스에 의해 또는 레이저 빔에 의해 사전 천공될 수 있다. 대안적으로, 레이저 빔은 흡연 물품을 조립한 후에, 온-라인(on-line) 또는 온-기계-라인 시스템(on-machine-line system)을 이용하여 구멍(hole)들을 만들기 위해 이용될 수 있다. 후자의 경우에, 구멍은 초점이 맞추어진 레이저 빔에 의해 필터 안으로 타들어 가고, 이에 따라 필터 둘레에 랩핑되는 페이퍼 또는 페이퍼들(팁핑 랩퍼 및 플러그 랩)을 통해 그리고 필터 내의 물질로 진행한다.

필터 길이를 따르는 구멍들의 위치는 특히, 이러한 구멍들이 다중-세그먼트 필터의 개별적인 구성요소들을 참조로 하여 정위되는 경우에, 필터링 및 희석 효과를 변경시킬 수 있다. 상술된 "분할 팁핑"을 갖는 흡연 물품에서, 이러한 분할 팁핑은 보다 높은 유량에서 통기구 수준 조절을 개선시키는 것으로 확인되었다.

세 개의 상이한 통기 시스템에 대한 통기구 흐름 측정은 도 5에 도시되어 있다. 플롯 A는 20 mm 분할 갭을 갖는 경우에, 모든 필터 통기가 분할 팁핑에 의해 형성되는 시험 궐련에 대한 데이타를 나타낸 것이다. 플롯 B는 필터 상에 온-기계 레이저(on-machine laser; OML) 통기를 갖는 상업적 대조군 궐련에 대한 데이타를 나타낸 것이다. 플롯 C는 통기의 일부가 분할 팁핑(10 mm 갭을 가짐)에 의해 그리고 일부 필터에서 OML 구역에 의해 형성되는 시험 궐련에 대한 데이타를 나타낸 것이다.

ISO 기계 퍼핑 조건(ISO machine puffing condition) 하, 즉 초당 17.5 ㎤ (또는 1.050 L/분)의 궐련을 통해 빨아들여지는 평균 ISO 유량에서, 필터 통기(filter ventilation)는 총 퍼프 부피에 대한 궐련 필터 상의 통기 구명을 통해 유입되는 공기 백분율, 또는 궐련을 통해 빨아들려지는 평균 흐름으로서 측정된다. 달성되는 통기 수준은 제품으로부터 타르, 니코틴 및 CO의 ISO 수율에 영향을 미친다. 소비자들이 궐련을 피울 때에, 소비자들은 ISO에 비해 보다 큰 퍼프 부피를 취하고/거나 궐련을 통해 보다 큰 유량으로 빨아들여질 수 있다. 이에 따라, 소비자들은 ISO 기계 흡연된 수치를 초과하는 통상적인 궐련으로부터의 수율을 취할 수 있다. 이러한 수율 증가에 대한 이유들 중 하나는 효과적인 '필터 통기'이 ISO 보다 높은 흡인율(draw rate)에서 감소된다는 것이다(도 5에서 플롯 B에 의해 도시됨).

상반되게, 통기의 '분할 팁' 시스템과 관련하여(추가적인 통기 구멍을 지니지 않음), 궐련을 통한 유량이 ISO 유량을 초과하게 증가되기 때문에, '효과적인 통기'는 통상적인 제품들에서 예상되는 정도로 감소되지 않는다. 실제로, '분할 팁' 구역을 통한 흐름 대 압력 강하 관계는 궐련 로드에서의 흐름이 증가됨에 따라, '분할 팁'을 통한 흐름이 거의 동일한 비율로 증가하는 거의 선형이다. 이에 따라, 보다 강렬한 흡연(intense smoking) 하에서 '효과적인 통기'의 손실이 매우 적다(도 5에서 플롯 A 참조).

통기 구역이 차단되지 않을 때에 인간 또는 기계 흡연으로부터의 수율에 영향을 미치는데 있어서 분할 팁핑이 유일하게 효과적이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 이는, 분할 팁핑이 캐나다 보건부 흡연 (기계) 체제(Health Canada Intense smoking (machine) regime)를 이용하여 효과적이지 않음을 의미한다.

분할 팁핑으로 인해 단독으로 달성될 수 있는 정확한 통기 수준을 예측하는 것은 어렵기 때문에, 일부 시험 샘플들이 제작되고 온-기계 레이저가 샘플 필터 통기를 '미세 조정'하기 위하여 사용되고 요구되는 ISO 수율을 달성한다(예를 들어, 도 5의 플롯 C를 형성시키는데 사용됨). 이러한 플롯에서 알 수 있는 바와 같이, 분할 팁핑의 효과는 결합된 통기 시스템을 사용하여 입증된다.

도 3에 예시된 구체예에서, 포커싱된 레이저 빔(On Machine Laser)에 의해 태워진 통기 구멍(131)들은 필터(112)의 원주 둘레에 환형으로 정위된다. 이러한 구멍들은 팁핑 랩퍼(115)를 통해, 하부 플러그 랩(123) 및 임의의 임의적 내부 플러그 랩(미도시됨)을 통해, 및 필터 바디로의 짧은 거리에서 확장한다.

통기 구멍들은 필터의 원주 둘레에 열 또는 구역으로서, 필터의 마우스 단부로부터 대략 11 내지 16 mm에 배열될 수 있다. 예시된 특정 구체예에서, 통기 구멍(131)들은 필터(112)의 마우스 단부(113)로부터 13 mm에 제공된다. 이는, 통기 구멍(131)이 중앙 필터 섹션(121b)을 따라 정렬됨을 의미한다.

레이저에 의해 만들어진 통기 구멍들은 통상적으로 1 내지 2 mm 정도의 깊이를 가지지만, 이러한 것들은 필터의 바디로 추가로 연장할 수 있고, 2 mm 초과의 깊이, 예를 들어 2 내지 3.5 mm의 깊이, 및/또는 필터 직경의 적어도 25%, 또는 심지어 필터 직경의 25 내지 50%의 깊이를 갖는다. 일부 구체예에서, 흡연 물품은 팁핑 랩퍼 및 임의의 플러그 랩을 통해 필터로 연장하는 적어도 하나의 통기 구멍을 포함한다. 이러한 구멍은 통기 구멍을 통해 빨아들여지는 공기가 필터의 중앙 영역으로 진입하는 깊이로 연장할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 구멍들은 필터를 통한 희석 공기의 통과를 제어하기 위해 제공되고 배열될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구멍들은 다양한 깊이를 가질 수 있거나 필터의 사전결정된 부분들에 따라 정렬될 수 있다.

일반적인 궐련들은 통상적으로 필터 물질로서 셀룰로오즈 아세테이트(CA) 토우를 포함한다. 셀룰로오즈 아세테이트는 대개 접촉점들에서 인접한 섬유들을 결합시키는 가소제들로 처리되어, 섬유 토우에 증가된 강도 및 구조적 보존성을 제공한다. 이러한 용도를 위한 적합한 가소제는 트리아세틴 (글리세린 트리아세테이트), TEC (트리에틸 시트레이트) 및 PEG 400 (저분자량 폴리에틸렌 글리콜)을 포함한다. 가소화된 셀룰로오즈 아세테이트 토우는 또한 연기에서 발견되는 반-휘발성 화합물들(예를 들어, 페놀, o-크레졸, p-크레졸 및 m-크레졸)의 선택적 제거를 개선시키는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 일부 구체예에서, 필터 섹션들 중 적어도 하나는 셀룰로오즈 아세테이트를 포함한다. 일부 구체예에서, 마우스 단부 필터 섹션 (도 1에서 필터 섹션(21c)으로서 예시됨)은 셀룰로오즈 아세테이트 토우, 및 바람직하게 가소화된 셀룰로오즈 아세테이트 토우를 포함하거나 이를 필수적으로 포함한다.

섬유 필터 물질이 타르 및 니코틴과 함께, 미립자 상의 성분들을 감소시킬 수 있지만, 선택적 감소가 거의 일어나지 않는다. 더욱이, 셀룰로오즈 아세테이트 필터가 휘발성 성분에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않기 때문에, 여과 효율의 증가는 타르 및 니코틴에 대한 이들의 수율의 비율을 증가시킨다. 그러나, 셀룰로오즈 아세테이트 필터 섹션의 존재는 본 발명의 흡연 물품들의 소비자 수용성을 향상시킬 수 있으며, 이는 특히 셀룰로오즈 아세테이트 필터 섹션이 필터의 마우스 단부에 정위되는 경우일 수 있다.

흡연 물품들의 필터의 흡착 특징을 추가로 향상시키기 위하여, 다공성 흡착제가 주류 연기로부터 휘발성 성분들 중 일부를 제거하기 위해 포함될 수 있다. 활성탄(AC)은 궐련 필터에서 널리 사용되고 물리적 흡착을 통해 광범위한 휘발성 연기 성분들을 상당한 정도로 감소시킬 수 있는 비-선택적 흡착제이다.

다공성 카본의 흡착 특징은 "고활성 카본(High Activity Carbon)"(HAC)이라 불리워질 수 있는 것을 제공하기 위해, 탄소의 다공성 표면을 조작함으로써 향상될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일부 구체예에서, 필터의 적어도 하나의 섹션은 고활성 카본을 포함한다.

고활성 카본은 흡연 물품의 필터 섹션에서 공동에 도입되거나 필터 물질(예를 들어, 셀룰로오즈 아세테이트)의 플러그 전반에 걸쳐 분산될 수 있다("달마시안" 스타일). 일부 구체예에서, 고활성 카본은 필터 섹션의 (내부) 플러그 랩의 내부 표면에 적용될 수 있어, 이에 의해 플러그 랩과 필터 물질의 플러그 사이에 놓여질 수 있다.

일부 구체예에서, (도 1에서 섹션(21a)으로서 예시된) 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 필터 섹션은 고활성 카본을 포함한다. 일부 구체예에서, 필터 섹션에는 20 내지 80 mg, 및 바람직하게 약 50 mg의 고활성 카본이 적재된다.

고활성 카본은 폴리머-유도될 수 있다. 예를 들어, 이는 폴리스티렌으로부터 유도된 다공성 카본 비드 물질일 수 있다.

본 발명의 흡연 물품들에서 사용될 수 있는 하나의 가능한 타입의 고활성 카본은 독점적인 공정[Von Bluecher and De Ruiter 2004; Von Bluecher 등 2006; Boehringer and Fichtner 2008]에 의해 제조되고 Bluecher GmbH (Germany)로부터 입수 가능한 폴리머-유도된 탄소의 실질적으로 구형의 입자들을 포함한다.

이러한 폴리머-유도된, 고활성 카본 과립들은 통상적으로 코코넛 껍질로부터 유도된 상업적 궐련에서 일반적으로 사용되는 탄소와는 다른 기공 구조를 갖는다. 결과적으로, 이는 소정 범위의 휘발성 연기 독성물들에 대한 우수한 흡착 특징을 갖는다. 폴리머-유도된 탄소는 ISO 및 HCI 흡연 체제 둘 모두 하에서 및 규정 및 보다 작은 원주의 궐련에서 잘 수행되지만, 보다 높은 유량 흡연 조건 하에서 아세트알데하이드의 제거에서 일부 한계가 관찰되었다.

폴리머-유도된 탄소를 제조하기 위해 사용되는 공정은 도 4에 도시되어 있다. 폴리머-유도된 활성탄은 불활성 대기에서의 감압 하에서, 간접 가열된 회전 가마에서 배치 공정을 이용하여 형성된다. 구형 폴리머 공급원료의 제조 후에, 물질은 과량의 발연 황산(oleum)을 사용하여 열적으로 안정화된다. 후속하여, 물질은 500℃로 서서히 가열되어, 주로 SO₂ 및 H₂O의 방출 및 폴리머의 탄화를 야기시킨다. 얻어진 탄소는 통상적인 흡착성을 위해 이용 가능하지 않은 초기 기공 시스템을 갖는다. 흡착을 위해 적합한 다공성 시스템을 생성시키기 위하여, 물질은 산화제 (스팀)와의 활성화를 위하여 약 900 내지 1000℃로 추가로 가열된다. 이는 0.7 내지 3 nm의 기공 크기를 갖는 미세기공으로 주로 이루어진 기공 시스템을 확립시킨다. CO₂와의 후속 활성화는 주로 3 내지 80 nm 범위의 보다 큰 메소기공의 형성을 초래한다. 스팀과 CO₂ 활성화 단계의 결합은 요망되는 기공 특징을 형성시키기 위한 융통성 있는 전략(flexible strategy)을 제공한다.

합성 물질인 폴리머-유도된 탄소는 보다 균일한 입자 크기와 함께, 더욱 더 엄밀하게 규정된 구형 형상을 갖는다. 폴리머-유도된 물질은 보다 낮은 밀도를 가지고, 보다 낮은 애시 함량을 가져서, 탄화 공정을 위한 출발 물질로서 천연 코코넛 껍질과 비교하여 폴리머 공급원료의 합성 특성을 반영한다.

대부분의 연기 성분들은 활성화된 코코넛 탄소에 의한 것에 비해 ISO 체제 하에서 폴리머-유도된 탄소에 의해 더욱 효과적으로 흡착되며, 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 시안화수소(HCN) 및 톨루엔(50 내지 60% 감소) 이외의 연기 성분들이 80 내지 95% 정도 감소되는 것이 관찰된다. HCI 조건 하에서, 통상적인 코코넛 탄소를 갖는 궐련은 아세트알데하이드(16%) 이외의 대부분 연기 성분들에 대하여 25 내지 45% 정도의 감소를 제공한다. 폴리머-유도된 탄소를 포함하는 궐련들은 아세트알데하이드 및 HCN(15 내지 30%) 이외에, 대부분의 연기 성분 수율을 60 내지 90% 감소시킨다.

화학적 흡착은 또한 주류 연기로부터 고휘발성 알데하이드 및 HCN을 포함하는 독성물들을 제거할 수 있다. 아민-작용화된 수지는 주류 연기로부터 알데하이드의 친핵적 포집에 대한 가능성을 제공하며, 이의 약한 염기성 특성으로 인하여, 또한 주류 연기로부터 HCN의 제거를 위해 사용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일부 구체예에서, 필터의 적어도 하나의 섹션은 이온 교환 수지를 포함한다. 이온 교환 수지는 선택된 증기상 알데하이드 성분들 및 시안화수소에 효과적으로 결합할 수 있는 표면 활성화된 아민을 갖는다.

아민-작용화된 수지 물질은 흡연 물품의 필터 섹션에서 공동에 도입되거나 필터 물질(예를 들어, 셀룰로오즈 아세테이트)의 플러그 전반에 걸쳐 분산될 수 있다("달마시안" 스타일). 일부 구체예에서, 아민-작용화된 수지는 필터 섹션의 (내부) 플러그 랩의 내부 표면에 적용될 수 있어, 이에 의해 플러그 랩과 필터 물질의 플러그 사이에 놓여질 수 있다.

하나의 가능한 배열에서, 중앙 필터 섹션에는 5 내지 40 mg, 및 바람직하게 약 20 mg의 아민-작용화된 수지가 적재된다.

DIAION® CR20은 상업적으로 입수 가능한 타입의 아민-작용화된 이온 교환 수지 비드이다(Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제작됨). 이는 고도의 다공성 가교 폴리스티렌 매트릭스 상에 결합된 킬레이트화 리간드로서 폴리아민 기들을 갖는다. CR20은 전이 금속 이온들에 대한 큰 친화력을 나타낸다. 작용화에 의해 형성된 아민 기들의 정확한 타입은 정밀하게 조절되지 못할 수 있으며, 여러 상이한 타입들이 이러한 수지 상에 존재할 수 있다.

상업적 등급의 CR20 (이하에서 CR20C로서 지칭됨)은 궐련에 도입될 때 일반적인 소비자 허용 가능한 궐련 연기 특징과 양립할 수 없는 특징적인 냄새를 갖는 것으로 확인되었다. 그러나, Mitsubishi에 의한 합성 조건에 대한 변형은 이러한 냄새의 세기를 크게 감소시켜, "낮은 냄새" 등급의 CR20 (이하에서 CR20L로서 지칭됨)을 형성시킨다. 이러한 작업에서, 달리 기술하지 않는 한, 얻어진 모든 결과들은 CR20L로 지칭한다. 이러한 물질은 600 mm의 비드 크기, 0.64 g/㎤의 밀도, 15 중량% 물 함량, 및 0.92 meq/㎤의 전체 교환 용량을 갖는다. CR20D 및 CR20HD를 포함하는 다양한 다른 타입의 CR20은 Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조되며, 이러한 것들은 흡연 물품들에 사용하기에 적합할 수 있다.

일부 CR20 비드들은 수중에 제공되며, 이러한 것들을 궐련 필터 적용에서 사용하기에 적합하게 만들기 위하여, 물의 적어도 일부를 제거하는 것이 필수적일 수 있다. 일부 구체예에서, 물은 제거되며, 물질은 대략 15% 또는 그 미만의 수분으로 건조된다. 대안적인 구체예에서, 보다 높은 수분 함량이 또한 흡연 물품들의 필터에서 허용될 수 있다.

상세하게 CR20L을 포함하는 CR20은 본 발명의 흡연 물품들의 필터들에 도입될 수 있다. 통상적인 탄소를 함유한 필터들과 비교하여, CR20L은 HCN, 포름알데하이드 및 아세트알데하이드에 대한 우수한 감소를 제공한다.

본 발명의 일부 구체예에서, 흡연 물품들은 신규한 포맷(format)을 기초로 한다. 이는, 일부, 본원에 기술된 일부 구체예들에 따라 보다 긴 필터를 수용하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 흡연 물품들은 대략 37 mm의 전체 길이를 갖는 세 개 이상의 필터 섹션들을 포함하며, 팁핑 길이(즉, 흡연 물품의 마우스 단부에서 팁핑 랩퍼의 가장 먼 에지까지의 거리)는 42 mm이다. 통상적인 킹 사이즈(king size) 궐련은 일반적으로 15 내지 27 mm 필터를 가질 것이다. 본 발명의 흡연 물품들 중 일부의 필터의 연장된 길이는 필터에서 연기의 보다 긴 잔류 시간으로 인하여 증가된 연기 여과의 이중 효과를 야기시키며, 흡연 가능한 물질 로드의 감소된 길이로 인하여 흡연 가능한 물질이 덜 연소되게 한다.

일부 구체예에서, 필터는 적어도 30 mm, 31 mm, 32 mm, 33 mm, 34 mm 또는 적어도 35 mm의 길이를 갖는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 필터는 50 mm, 49 mm, 48 mm, 47 mm, 46 mm, 45 mm, 44 mm, 43 mm, 42 mm, 41 mm 이하, 또는 40 mm 이하의 길이를 가질 수 있다.

흡연 가능한 물질 로드 길이의 이러한 감소를 상쇄하기 위하여, 느리게 타는 페이퍼 랩퍼(slow burning paper wrapper)가 흡연 가능한 물질의 로드를 한정하기 위해 사용될 수 있다. 이는 흡연자가 흡연 가능한 물질의 통상적인 길이 로드를 갖는 것과 동일한 흡연 물품 당 퍼프 횟수를 달성하게 할 수 있게 한다.

대안적인 구체예에서, 흡연 물품에는 통상적인 궐련에서 흡연 가능한 물질의 로드와 동일하거나 유사한 길이를 갖는 흡연 가능한 물질의 로드가 제공될 수 있다. 이는 보다 긴 필터의 결과로서, 통상적인 궐련에 비해 더욱 긴 흡연 물품을 제공할 것이다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 24.6 mm의 표준 "킹 사이즈" 원주와 비교하여 21 mm의 소위 "데미 슬림(demi slim)" 원주를 갖는다. 흡연 물품들은 83 mm의 표준 "킹 사이즈" 길이를 가질 수 있다(흡연 가능한 물질의 로드 및 필터 둘 모두를 포함).

주류 연기에 존재하는 독성물의 감소를 향상시키기 위해 흡연 물품들의 필터에 대한 변형 이외에, 흡연 가능한 물질에 관한 추가 기술들이 필터의 효과를 보완하거나 요망되는 경우에 이러한 것들을 상쇄시키기 위해 사용될 수 있다.

연기 독성물 수율에 대한 유익한 효과와 함께, 담배로부터 단백질 및 폴리페놀을 제거할 수 있는 공정에 의해 처리된, 처리된 담배 블렌드(treated tobacco blend)가 본원에 기재되어 있다. 담배 처리는 절단된, 황색종 담배(cut, flue-cured tobacco) 상에서 수행될 수 있다. 간단하게, 담배 블렌드는 수성 추출 단계로 처리되며, 추출물은 후속하여 두 단계의 여과를 통해 진행되어 폴리페놀 및 가용성 펩티드를 제거한다. 잔류 담배 고형물들은 프로테아제로 처리되어 불용성 단백질을 제거한다. 세척 및 효소 비활성화 후에, 담배 고형물 및 여과된 수성 추출물은 재조합된다. 처리 공정은 블렌드 처리된 담배(blend treated tobacco; BTT)로서 본원에서 지칭되는 물질을 야기시키는데, 이는 페놀, 방향족 아민, HCN, 및 다수의 다른 질소 함유 연기 성분들의 감소된 연기 수율을 야기시킨다. 그러나, 또한, 포름알데하이드 및 이소프렌의 수율이 증가된다. 블렌드 처리된 담배는 본래 담배(original tobacco)의 구조를 보유하고, 시트 물질로의 재구성을 필요로 하지 않으면서, 통상적인 궐련 제조 장비를 이용하여 흡연 물품들에 포함시키기 위해 흡연 가능한 물질들에 도입될 수 있다.

본 발명의 일부 구체예에서, 흡연 가능한 물질은 블렌드 처리된 담배를 포함한다.

추출될 담배 물질은 스트립(strip), 절단된(cut), 세절된(shredded) 또는 그라인딩된(ground) 담배일 수 있다. 일부 구체예에서, 담배는 세절된 담배이다. 그러나, 다른 형태의 담배가 본원에 기술된 방법들을 이용하여 추출될 수 있다.

담배 물질은 슬러리를 형성시키기 위해 추출을 위한 용매와 혼합될 수 있다. 용매는 담배 물질에 10:1 내지 50:1, 바람직하게 20:1 내지 40:1, 및 가장 바람직하게 25:1 내지 30:1 중량비로 첨가될 수 있다. 일 구체예에서, 용매는 담배 물질에 27:1 중량비로 첨가된다.

용매는 유기 용액일 수 있지만, 바람직하게 수용액이거나 물이다. 최초의 추출 공정에서, 용매는 대개 물이지만, 또한 에탄올 또는 메탄올과 같은 알코올을 함유할 수 있거나, 계면활성제를 함유할 수 있다. 담배로부터 추출될 특정 성분들에 따라 다른 용매들이 사용될 수 있다.

추출은 약 15 내지 85℃에서 수행될 수 있고, 바람직하게 약 65℃에서 수행된다. 담배가 현탁액으로 유지되도록, 추출 동안에 슬러리가 연속적으로 교반되는 것이 바람직하다. 추출은 15분 내지 2시간 동안 수행될 것이다. 바람직한 구체예에서, 추출은 대략 20분 동안 수행된다.

추출 동안에, 가용성 담배 성분들은 담배 물질로부터 제거되고 용액으로 들어간다. 이러한 것들은 니코틴, 당, 일부 단백질, 아미노산, 펙틴, 폴리페놀 및 풍미제를 포함한다. 초기 담배 중량의 최대 약 55%가 용해될 수 있다. 담배 섬유에서 펙틴이 담배의 섬유 구조를 유지시키기 위하여 추출 및 처리 공정 전반에 걸쳐 가교된 채로 유지되는 것이 중요하다. 이에 따라, 칼슘이 담배를 추출하기 위해 사용되는 용매에 및 다운스트림 가공 절차에서 사용되는 임의의 용액에 첨가될 수 있다.

추출 이후에, 슬러리는 액체 여액("모 여액")을 수집하기 위하여 배수될 수 있다. 한편, 불용성 담배 잔류물은 운반됨에 따라 역류 세척에 의해 추가로 추출될 수 있으며, 이에 따라 가능한 한 많은 가용성 성분들이 담배로부터 제거되게 한다.

새로운 용매가 담배에 적용될 수 있으며, 여액("세척 여액")이 수집된다. 세척 여액은 업스트림 포인트에서 벨트 상에서 이동하는 유입 담배 잔류물로 적용됨으로써 재순환될 수 있다. 세척 여액의 수집 및 이의 유입 담배 잔류물로의 업스트림 재적용은 여러 차례, 바람직하게 3회, 4회 또는 심지어 5회 반복될 수 있다. 이에 따라, 벨트의 헤드에서 수집되는 최종 세척 여액은 필터의 길이를 이동함에 따라 담배 잔류물로부터 제거된 이러한 가용성 담배 성분들에서 농축될 수 있다. 최종 세척 여액은 추출을 위해 준비된, 담배 슬러리를 형성하기 위해 새로운 담배에 첨가됨으로써 추가로 재순환될 수 있다. 예를 들어, 최종 세척 여액은 담배 혼합 탱크에 첨가될 수 있으며, 여기서 담배 슬러리는 추출 이전에 형성된다. 이에 따라, 추출 공정은 새로운 담배가 재순화된 세척 여액을 사용하여 추출되는 연속 공정일 수 있다. 단지 이러한 추출 공정의 개시 시에 담배는 새로운 용매로 추출된다. 추출 공정이 개시된 직후에, 추출에서 새로운 용매가 사용되지 않으며, 용매는 오로지 재순환된 세척 여액으로 구성된다.

추출 공정이 계속됨에 따라, 이에 따라 추출물은 가용성 담배 성분들 중에 더욱 농축된다. 이러한 성분들은 추출 탱크에서 1차 추출 동안에(모 여액을 형성함) 용액에 들어간 것, 뿐만 아니라 수평 벨트 필터 상에서 2차 추출 동안에(세척 여액을 형성함) 용액에 들어간 것을 포함한다.

이에 따라, 최종 여액은 모 여액 및 세척 여액 둘 모두를 포함한다. 그렇게 해서, 여과 후 얻어지는 담배 잔류물에는 추출을 위해 사용되는 용매에서 가용성인 성분들이 존재하지 않는다. 추출된 담배는 이로부터 임의의 과량의 액체를 제거하기 위하여, 여과의 마지막에 짜내어질 수 있다. 이에 따라, 수평 벨트 필터로부터 나오는 추출된 담배는 통상적으로 탈수된 매트(dewatered mat) 형태이다.

이하에서 담배 추출물로서 지칭되는 최종 여액은 최종 담배 제품에서 요망되지 않는 이러한 것들의 성분들 제거하기 위하여 후속하여 가공될 수 있다. 요망 가능하지 않은 성분들은 단백질, 폴리펩티드, 아미노산, 폴리페놀, 니트레이트, 아민, 니트로사민, 및 안료 화합물을 포함한다. 그러나, 당 및 니코틴과 같은, 요망되는 것으로 여겨질 수 있는 성분들의 수준은, 추출된 담배의 풍미 및 흡연 성질들이 본래 물질의 것들과 유사하도록, 영향을 미치지 않게 유지할 수 있다.

바람직한 구체예에서, 담배 추출물은 단백질, 폴리펩티드 및/또는 아미노산을 제거하기 위해 처리된다. 본래 담배 물질 중에 함유된 단백질 중 최대 60%는 불용성 흡착제, 예를 들어 하이드록시아파타이트 또는 백토 미네랄(Fuller's Earth mineral), 예를 들어 애터펄자이트(attapulgite) 또는 벤토나이트를 사용하여 제거될 수 있다. 담배 추출물은 이로부터 폴리펩티드를 제거하기 위하여 바람직하게 벤토나이트로 처리된다. 벤토나이트는 초기에 추출되는 담배 중량의 2 내지 4%의 양으로 추출물에 첨가될 수 있다. 대안적으로, 담배 추출물은 수중의 벤토나이트 슬러리를 함유하는 탱크에 공급될 수 있다. 적합한 슬러리는 대략 64 kg 물 중의 대략 7 kg의 벤토나이트(시간 당 양), 예를 들어 64.18 kg 물 중의 7.13 kg 벤토나이트(시간 당 양)를 함유한다. 임의의 경우에, 벤토나이트 농도는 담배 추출물의 단백질 함량을 실질적으로 감소시키기에 충분히 높아야 하지만, 이로부터 니코틴을 추가적으로 흡착시킬 정도로 높지 않을 것이다. 벤토나이트 처리는 또한 제거되지 않는 경우에 농축 후에 추출물을 어두워지게 하는 경향이 있는 담배 추출물 중에서 발견되는 안료 화합물들의 제거에서 효과적일 수 있다. 추출물을 처리하기 위해 충분한 벤토나이트가 사용될 때에, 감소된 양의 안료 화합물들은 외관 상 지나치게 어둡게 되지 않는 생성물을 형성시킬 수 있다.

벤토나이트 처리 이후에, 담배 추출물은 슬러리로부터 원심분리 및/또는 여과에 의해 정제될 수 있다. 담배 추출물은 또한 또는 대안적으로 이로부터 폴리페놀을 제거하기 위해 처리될 수 있다.

폴리비닐폴리피롤리돈(PVPP)은 전통적으로, 맥주(beer)로부터 폴리페놀을 제거하기 위해 양조산업(brewing industry)에서 사용되는, 폴리페놀을 위한 불용성 흡착제이다. 초기에 추출되는 담배의 5 내지 10 중량% 양의 PVPP는 추출물에 첨가될 수 있다. PVPP의 이러한 양은 용액에서 폴리페놀의 50 내지 90%를 제거할 수 있다. PVPP에 의한 담배 추출물로부터의 폴리페놀의 제거를 위한 최적의 pH는 약 3인 것으로 여겨진다. 이에 따라, PVPP에 의한 흡착 효율은 염산과 같은 적합한 산의 첨가를 통해 추출물의 pH를 감소시킴으로써 증가될 수 있다.

폴리페놀을 흡착시키기 위해 PVPP를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 하나 이상의 효소들은 담배 추출물에서 폴리페놀을 분해시키기 위하여, 담배 추출물에 첨가될 수 있다. 적합한 효소는 라카아제(laccase)(우리시올 옥시다제)이다. 그러나, 본 발명은 담배로부터 오로지 단백질 및/또는 폴리페놀을 제거하기 위한 방법으로 한정되지 않는다. 대안적이거나 추가적인 효소, 제제 또는 흡착제는 담배 추출물로부터 다른 요망되지 않는 담배 성분들을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 추출물로부터 제거될 수 있는 추가의 요망되지 않는 담배 성분들의 예는 니트레이트, 아민 및 니트로사민을 포함한다.

복수의 성분들이 담배 추출물로부터 제거되어야 하는 경우에, 다수의 탱크들이 일렬로 셋업될 수 있는데, 이들 각각은 요망되지 않은 성분들의 선택된 보충(complement)을 제거하기 위하여, 상이한 효소, 제제 또는 흡착제를 포함한다. 대안적으로, 단일 탱크는, 요망되지 않는 성분들이 단일 단계에서 제거될 수 있도록, 복수의 효소, 제제 또는 흡착제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 벤토나이트 또는 PVPP 보유 탱크는 담배로부터 단백질 또는 페놀을 제거할 뿐만 아니라 하나 이상의 추가의 요망되지 않는 성분들을 제거하기 위하여 하나 이상의 추가 효소, 제제 또는 흡착제를 포함할 수 있다.

선택된 요망되지 않는 성분들을 제거하기 위해 담배 추출물의 처리 후에, 추출물은 바람직하게 20 내지 50 중량%의 고형물 농도까지 농축된다. 최대 10% 고형물의 농축은 역삼투압을 이용하여 가장 효율적으로 달성된다. 대략적으로 40% 고형물까지의 추가 농축은 강하막 증발기(falling film evaporator)를 이용하여 달성될 수 있다. 다른 농축 방법들이 사용될 수 있고 당업자에게 알려질 것이다. 농축된 담배 추출물은 후속하여 추출된 담배와 재조합될 수 있다.

그러나, 상기에서 논의된 바와 같이 수용액에서 추출된 담배는 바람직하게, 농축된 담배 추출물과 재조합되기 전에, 하나 이상의 추가의 요망되지 않는 성분들을 제거하기 위해 추가 추출된다. 담배의 추가 추출은 선택된 성분의 제거를 위해 특이적으로 선택된 효소를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 효소는 담배로부터 단백질을 제거하기 위한 단백질분해 효소이다. 효소는 바람직하게 박테리아 또는 진균 효소이고, 더욱 바람직하게 식품 및 세제 산업에서 상업적으로 사용되는 효소이다. 효소는 Savinase^TM, Neutrase^TM, Enzobake^TM 및 Alcalase^TM으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 이러한 것들 모두는 Novozymes A/S로부터 입수 가능하다. 단백질분해 효소는 바람직하게 담배에 담배 물질의 0.1 내지 5 중량%의 양으로 첨가된다. 예를 들어, Savinase^TM는 담배에 대략적으로 1 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 담배는 선택된 효소의 용액에 재슬러리화될 수 있다. 슬러리 중에서 물 대 담배의 중량비는 10:1 내지 50:1, 바람직하게 20:1 내지 40:1 및 가장 바람직하게 25:1 내지 30:1일 것이다. 특히 바람직한 구체예에서, 물 대 담배의 중량비는 27:1이다.

담배/효소 혼합물의 pH는 최적의 효소 활성을 촉진시키는 pH일 것이다. 이에 따라, 예를 들어 소듐 하이드록사이드와 같은 염기를 첨가함으로써 pH가 조정되는 탱크에 담배의 탈수된 매트를 공급하는 것은 편리한 것으로 입증될 수 있다. pH-조정된 담배는 이후에 선택된 효소와 혼합하기 위해 효소 투여 탱크에 공급될 수 있다. 담배/효소 혼합물은 후속하여 플러그 흐름 반응기에 공급될 수 있으며, 여기서 효소적 추출이 수행된다. 효소적 추출은 최적의 효소를 활성을 촉진시키는 온도에서 수행될 것이다. 바람직하게, 좁은 온도 범위, 예를 들어 30 내지 40℃는 효소의 변성을 방지하기 위해 사용될 것이다. Savinase^TM가 선택된 효소일 때 최적의 작업 조건은 57℃ 및 pH 9-11이다. 효소적 추출은 적어도 45분 동안 수행될 것이며, 임의의 보다 짧은 시간은 단백질분해 효소가 담배 단백질을 분해시키는데 불충분할 것으로 여겨진다.

물론, 여러 효소 추출은 담배로부터 제거될 다수의 성분들이 존재하는 경우에 수행될 수 있다. 이러한 것들은 일렬로 수행될 수 있거나, 다수의 효소들이 단일 처리 단계에서 담배에 첨가될 수 있다.

또한, 효소는 후속의 별도 추출 단계를 형성하는 것 보다는 차라리 처리 공정에서 최초 추출 단계에서 포함되는 것은 여전히 가능하다.

효소적 추출 이후에, 효소가 존재하지 않도록 린싱하기 위하여 불용성 담배 잔류물은 염 용액, 바람직하게 소듐 클로라이드 용액으로 세척될 수 있다. 염 린싱은 순차적인, 역류 방식으로 수행될 수 있다.

그러나, 염 및 물 린싱은 담배로부터 모든 효소를 제거하는데 충분하지 않을 수 있다. 세척된 담배는 또한 염 및 물 린스 이후에 담배에 잔류하는 임의의 잔류 효소를 비활성화시키기 위해 처리될 수 있다. 이는 효소를 비활성화시키기에 충분하지만 담배가 이의 섬유 형태를 손실시키지 않게 담배를 스팀 처리함으로써 실행될 수 있다. 일 구체예에서, 스팀 처리는 약 98℃에서 약 4분 동안 수행되지만, 체류 시간은 요망되는 경우에 약 10분까지 증가될 수 있다. 대안적으로, 담배는 예를 들어 담배를 마이크로파 처리(microwaving)하거나 베이킹(baking)시킴으로써 효소를 비활성화시키기 위해 열처리될 수 있다. 다른 구체예에서, 효소는 화학적 변성에 의해 비활성화될 수 있다. 그러나, 담배로부터 화학물질을 제거하기 위한 단계들이 진행될 것이다.

가공된 담배는 이후에 농축된 담배 추출물과 재조합될 수 있다. 처리된 추출물을 추출된 담배에 역으로 첨가하는 것은 최종 제품에서 담배의 수용성 풍미 성분들 및 니코틴의 보유를 확보한다. 이에 따라, 제조합은 본래 물질과 유사한 물리적 형태 및 외관, 맛 및 흡연 성질들을 갖지만, 실질적으로 감소된 수준의 단백질, 폴리페놀 또는 선택된 다른 성분(들)을 갖는 담배 제품을 형성시킨다. 재조합은 담배 상에 담배 추출물을 분무시킴으로써 달성될 수 있다. 가공된 담배와 재조합되는 본래 추출물의 양은 선택된 성분들을 제거하기 위해 추출물의 처리 동안에 손실된 양에 의존적이고, 한 타입의 담배에서 다음 타입의 담배간에 달라질 것이다.

표준 건조 공정은, 처리된 담배 추출물과의 재조합 이전, 동안 또는 후에, 처리된 담배를 건조시키기 위해 사용될 수 있다. 처리된 담배의 출발 수분 함량은 통상적으로 대략적으로 70 내지 80%이다. 바람직한 구체예에서, 건조 후의 수분 함량은 대략적으로 14%일 것이다. 가열 건조기, 예를 들어 아프론 건조기(apron dryer)는 담배 중의 출발 수분 함량을 대략적으로 30%로 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 제2 가열 건조기, 예를 들어 공기 건조기는 이후에 수분 함량을 대략적으로 14%로 추가 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

최종 건조된 제품은 후속하여, 세절될 때에, 궐련 충전제 전부 또는 일부를 형성할 수 있는 최종 형태, 예를 들어 시트로 가공될 수 있다. 그러나, 추출 및 처리 공정 동안에 담배의 본래 성분들의 30% 정도가 이로부터 제거되기 때문에, 담배 단위 중량 당 잔류하는 성분들의 농도는 본래 물질과 비교하여 최종 생성물에서 증가된다. 이러한 성분들은 셀룰로오즈를 포함하는데, 이는 당 및 전분과 함께, 연소될 때 연기 중에서 아세트알데하이드 및 포름알데하이드와 같은 해로운 휘발성 물질들을 형성할 수 있다.

연기 독성물 수율을 감소시키기 위한 다른 방법은 연기를 글리세롤로 희석시키기 위한 것이며, 이는 큰 비율의 글리세롤, 예를 들어 최대 60 중량%의 글리세롤을 포함하는 소위 "담배 대용 시트(tobacco substitute sheet; TSS)"를 형성함으로써 수행될 수 있다. 흡연 가능한 물질 중에 이러한 TSS를 포함하는 궐련으로부터 주류 연기의 분석은 일부 휘발성 종 이외의 대부분의 측정된 성분들의 수율의 감소를 나타내었다.

본 발명의 일부 구체예에서, 흡연 가능한 물질은 담배 대용 시트를 포함한다.

담배 블렌드에 담배 대용 시트(TSS)의 도입은 궐련에서 담배의 양을 감소시키며, 이에 의해 궐련이 독성물을 발생시키는 전체 가능성을 추가로 감소시킨다. 가열되는 경우에, TSS에 포함된 글리세롤은 니코틴-부재 건조 미립자 물질(NFDPM, 또한 "타르"로서 알려짐)로서 측정하는 경우에, 미립자 연기의 총량에 기여하는 연기 스트림에 방출한다. 대부분의 궐련들이 특정 NFDPM 수율 값을 충족시키도록 설계됨에 따라, 연기 스트림에 글리세롤의 도입은 전체 NFDPM 값에 대한 담배 연소 생성물의 감소된 기여를 효과적으로 야기시킨다. 이러한 공정은 "희석"이라 지칭한다. 흡연 물품에 TSS의 도입은 미립자 및 증기상 독성물 둘 모두를 포함하는, 광범위한 연기 성분들의 감소를 야기시킨다. 시험관내 독성학적 시험은 이들의 글리세롤 함량에 대한 비율에 있어서 연기 미립자들의 활성의 감소를 나타내었다. 니코틴에 대한 인간 노출은 필터 연구로 측정하는 경우에 평균 18% 감소되었고, 24시간 소변 바이오마커 분석을 이용하여 14% 감소되었다. 연기 미립자 노출은 필터 연구에서 평균 29% 감소되고 소변 4-(메틸니트로사미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올 농축물을 기준으로 하여 유사한 양으로 감소되었다. 이러한 결과는, 일부 연기 독성물에 대한 노출의 감소가 담배 대용 시트를 이용하여 가능하다는 것을 나타낸다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 불연성 무기 충전제 물질, 바인더 (예를 들어, 알기닉 바인더(alginic binder)) 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용 시트 물질을 포함한다.

유리하게, 담배 대용 시트 물질은 이의 주 성분으로서, 불연성 무기 충전제, 바인더 및 에어로졸 발생 수단을 포함하며, 이러한 세 가지 성분들은 함께 바람직하게 담배 대용 시트 물질의 적어도 85 중량%, 바람직하게 담배 대용 시트 물질의 90% 초과, 및 더더욱 바람직하게 총 약 94 중량% 이상을 포함한다. 세 가지 성분들은 심지어 담배 대용 시트 물질의 100%일 수 있다. 나머지 성분들은 바람직하게 예를 들어 착색제, 섬유, 예를 들어 목재 펄프, 또는 풍미제 중 하나 이상이다. 다른 소량의 성분 물질은 당업자에게 알려질 것이다. 이에 따라, 담배 대용 시트 물질은 이의 성분들의 측면에서 매우 단순한 시트이다.

본원에서 사용되는 용어 '담배 대용 시트 물질'은 흡연 물품에서 사용될 수 있는 물질을 의미한다. 이는 물질 자체가 반드시 연소를 지속시킬 것이라는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 담배 대용 시트 물질은 대개 시트로서 형성되고, 이후에 절단된다. 담배 대용 시트 물질은 이후에 흡연 가능한 충전제 물질을 형성시키기 위해 다른 물질들과 배합될 수 있다.

일부 구체예에서, 흡연 물품은 흡연 가능한 충전제 물질의 랩핑된 로드를 포함하는데, 흡연 가능한 충전제 물질은 불연성 무기 충전제, 알기닉 바인더 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용 시트 물질을 도입하는 블렌드로 이루어지며, 흡연 물품은 4.0 초과의 에어로졸 전달 효율 비율을 갖는다. 본원에서 사용되는 에어로졸 전달 효율은 흡연 가능한 충전제 물질에서의 에어로졸 백분율로 나누어진 연기에서의 에어로졸 백분율로서 측정된다. 바람직하게, 에어로졸 전달 효율은 5를 초과하고, 더욱 바람직하게 6을 초과한다.

본 발명의 흡연 물품들에서 사용되는 흡연 가능한 물질은 75 중량% 이하의 담배 대용 시트 물질로 이루어진 블렌드를 포함할 수 있다.

바람직하게, 무기 충전제 물질은 최종 시트 물질의 60 내지 90%의 범위로 존재하고 더욱 바람직하게 70%를 초과한다. 유리하게, 무기 충전제 물질은 최종 시트 물질의 약 78 중량%로 존재하지만, 보다 높은 수준, 예를 들어 최종 시트 물질의 80 중량%, 85 중량%, 또는 90 중량%로 존재할 수 있다.

일부 구체예에서, 불연성 충전제는 유리하게 소정 비율의 500 ㎛ 내지 75 ㎛의 범위 또는 400 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위의 평균 입자 크기, 125 ㎛ 초과, 또는 150 ㎛ 초과의 평균 입자 크기를 갖는 물질을 포함한다. 일부 경우에서, 평균 입자 크기가 약 170 ㎛, 또는 170 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위인 것이 유리할 수 있다. 이러한 입자 크기는 대안적인 담배 제품에서 식품 등급의 무기 충전제 물질에 대해 일반적으로 사용되는 것과는 상반되게, 즉 약 2 내지 3 ㎛의 입자 크기이다. 각 무기 충전제에 대해 나타나는 입자 크기의 범위는 개별적으로 1 ㎛ 내지 1 mm (1000 ㎛)일 수 있다. 무기 충전제 물질은 요망되는 입자 크기로 그라인딩되거나, 밀링되거나, 침전될 수 있다.

무기 충전제 물질은 펄라이트, 알루미나, 규조토, 칼슘 카보네이트(초크), 질석(vermiculite), 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 설페이트, 아연 옥사이드, 칼슘 설페이트 (석고), 페릭 옥사이드, 부석(pumice), 티탄 디옥사이드, 칼슘 알루미네이트 또는 다른 불용성 알루미네이트, 또는 다른 무기 충전제 물질 중 하나 이상일 수 있다. 물질의 밀도 범위는 0.1 내지 5.7 g/㎤의 범위일 수 있다. 일부 구체예에서, 무기 충전제 물질은 3 g/㎤ 미만, 2.5 g/㎤ 미만, 2.0 g/㎤ 미만, 또는 1.5 g/㎤ 미만인 밀도를 갖는다. 1 g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 무기 충전제가 요망될 수 있다. 보다 낮은 밀도의 무기 충전제는 제품의 밀도를 감소시키며, 이에 따라, 애시 특징을 개선시킨다.

무기 충전제 물질들의 조합이 사용되는 경우에, 충전제들 중 하나 이상은 적합하게 작은 입자 크기를 가질 수 있으며, 다른 것은 보다 큰 입자 크기를 가질 수 있으며, 각 충전제의 비율은 요망되는 평균 입자 크기를 달성하기에 적합하다. 최종 흡연 물품에서 요구되는 정적 연소율(static burn rate)은 흡연 가능한 충전제 물질에서 담배 대용 시트 물질과 담배의 적절한 블렌드를 사용하여 달성될 수 있다.

일부 구체예에서, 무기 충전제 물질은 응집된 형태가 아니다. 무기 충전제 물질은 사용하기 이전에 아마도 크기 변화 이외에 사전-처리를 거의 필요로 하지 않을 것이다. 바인더는 최종 충전제 물질의 약 5 내지 13 중량%의 범위, 10 중량% 미만 또는 8 중량% 미만으로 존재할 수 있다. 바인더는 최종 시트 물질의 약 7.5 중량% 또는 그 미만일 수 있다. 바인더가 알기네이트와 비-알기네이트 바인더의 혼합물인 경우에, 바인더는 적어도 50% 알기네이트, 적어도 60% 알기네이트 또는 적어도 70% 알기네이트를 포함할 수 있다. 요망되는 조합된 바인더의 양은 적합하게 비-알기네이트 바인더가 사용될 때에 감소할 수 있다. 바인더 조합에서의 알기네이트의 양은 조합된 바인더의 양이 감소함에 따라, 유리하게 증가한다. 적합한 알기닉 바인더는 가용성 알기네이트, 예를 들어 암모늄 알기네이트, 소듐 알기네이트, 소듐 칼슘 알기네이트, 칼슘 암모늄 알기네이트, 칼륨 알기네이트, 마그네슘 알기네이트, 트리에탄올-아민 알기네이트 및 프로필렌 글리콜 알기네이트를 포함한다. 다른 유기 바인더, 예를 들어 셀룰로오즈 바인더, 검 또는 겔이 또한 알기닉 바인더와 함께 사용될 수 있다. 적합한 셀룰로오즈 바인더는 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체, 예를 들어 소듐 카복시메틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시에틸 셀룰로오즈 또는 셀룰로오즈 에테르를 포함한다. 적합한 검은 검 아라비, 검 가티, 검 트래거캔스, 카라야, 로쿠스트 빈, 아카시아, 구아, 퀸스씨드(quince seed), 또는 잔탄 검을 포함한다. 적합한 겔은 아가, 아가로즈, 카나기난, 푸로이단, 및 푸르셀라란을 포함한다. 전분은 또한 유기 바인더로서 사용될 수 있다. 다른 적합한 검은 핸드북, 예를 들어 문헌[Industrial Gums, E. Whistler (Academic Press)]을 참조하여 선택될 수 있다. 주요 비율의 바인더로서 알기닉 바인더가 매우 바람직하다. 알기네이트는 본 발명에서 연소 시에 이들의 중성 맛 특징을 위해 바람직하다.

일부 구체예에서, 에어로졸 발생 수단은 5 내지 20% 범위로 존재하거나, 15% 미만, 7% 초과 및/또는 10% 초과의 양으로 포함된다. 특정 구체예에서, 에어로졸 발생 수단은 13% 미만의 양으로 포함된다. 구체예에서, 에어로졸 발생 수단은 최종 시트 물질의 11 중량% 내지 13 중량%이거나, 약 11.25 중량% 또는 12.5 중량%이다. 적합하게, 에어로졸 발생 수단의 양은 흡연 물품의 흡연 가능한 충전제 물질을 포함하는 블렌드에 존재할 담배 물질의 양과 함께 선택된다. 예를 들어, 저비율의 담배 물질과 함께 고비율의 시트 물질을 포함하는 블렌드에서, 시트 물질은 그 안의 에어로졸 발생 수단의 보다 낮은 적재 수준을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 고비율의 담배 물질과 함께 저비율의 시트 물질을 포함하는 블렌드에서, 시트 물질은 그 안에 에어로졸 발생 수단의 보다 높은 적재 수준을 필요로 할 수 있다.

적합한 에어로졸 발생 수단은 예를 들어 다가 알코올, 예를 들어 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 트리에틸렌 글리콜; 에스테르, 예를 들어 트리에틸 시트레이트 또는 트리아세틴, 고비등점 탄화수소, 또는 비-폴리올, 예를 들어 글리콜, 소르비톨 또는 락트산으로부터 선택된 에어로졸 형성 수단을 포함한다. 에어로졸 발생 수단의 조합이 사용될 수 있다.

에어로졸 발생 수단의 추가 기능은 시트 물질의 가소화이다. 적합한 추가 가소제는 물을 포함한다. 시트 물질은 적합하게 공기를 통하게 할 수 있다. 이에 의해 캐스트 슬러리(cast slurry)는 셀 구조(cellular structure)를 갖는 시트 물질을 형성한다.

유리하게, 에어로졸 발생 수단 또는 소정 비율의 에어로졸 발생 수단은 일부 다른 방식으로 캡슐화되거나, 바람직하게 마이크로-캡슐화되거나, 안정화될 수 있다. 이러한 경우에, 에어로졸 발생 수단의 양은 제공된 범위 보다 더욱 높을 수 있다.

유리하게, 흡연 물질은 물질을 어둡게 하기 위한 착색제, 및/또는 특정 풍미를 부여하기 위한 풍미제를 포함한다. 적합한 착색제 물질은 지역적 규제에 따라, 예를 들어, 당밀 및 맥아 추출물을 포함할 수 있다. 미세하게 그라인딩되거나, 과립화되거나 균일화된 담배가 또한 사용될 수 있다. 산업 승인 식품 착색제, 예를 들어 E150a (카라멜), E151 (블리리언트 블랙(brilliant black) BN), E153 (식물성 탄소) 또는 E155 (브라운(brown) HT)가 또한 사용될 수 있다. 적합한 풍미제는 예를 들어 멘톨 및 바닐린을 포함한다. 다른 케이싱 물질(casing material)이 또한 적합할 수 있다. 대안적으로, 질석 또는 다른 무기 충전제 물질의 존재는 담배 대용 시트 물질에 보다 짙은 칼라를 제공할 수 있다. 착색제는 최종 담배 대용 시트 물질의 0 내지 10 중량% 존재할 수 있고 5 내지 7 중량% 정도일 수 있다. 일부 구체예에서, 착색제는 최종 담배 대용 시트 물질의 7% 미만, 6% 미만, 또는 5% 미만이다. 일부 구체예에서, 사용되는 착색제의 양은 4% 미만, 3% 미만, 또는 2% 미만이다. 예를 들어, 카라멜은 적합하게 최종 담배 대용 시트 물질의 0 내지 5 중량% 범위, 또는 약 2 중량% 미만, 또는 약 1.5 중량% 존재할 수 있다. 다른 적합한 착색제는 당밀, 맥아 추출물, 커피 추출물, 티 레시노이드, 세인트 존스 브레드, 말린 자두 추출물 또는 담배 추출물을 포함한다. 착색제들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.

지역적 규제하에서 허용되는 경우에, 풍미제는 또한 담배 대용 시트 물질의 맛 및 풍미 특징을 변경시키기 위해 첨가될 수 있다. 유리하게, 식품 염료가 대용물에 사용되는 경우에, 이는 최종 담배 대용 시트 물질의 0.5 중량% 또는 그 미만으로 존재한다. 착색제는 대안적으로, 시트 제작 후에 시트에 뿌려질 수 있다.

섬유, 예를 들어 셀룰로오즈 섬유, 예를 들어 목재 펄프, 아마, 대마 또는 인피(bast)가 보다 높은 강도, 보다 낮은 밀도 또는 보다 높은 충전 수치 중 하나 이상을 시트 물질에 제공하기 위하여 첨가될 수 있다. 섬유는 첨가되는 경우에, 최종 시트 물질의 0.5 내지 10% 범위, 5 중량% 미만 또는 약 3 중량% 미만의 양으로 존재할 수 있다. 유리하게, 시트 물질, 셀룰로오즈 또는 그 밖의 다른 물질들에 섬유 물질이 존재하지 않는다.

일부 구체예에서, 담배 대용 시트 물질은 담배 비함유 시트(non-tobacco containing sheet)이다. 블렌드 중에 시트 물질 함유물의 높은 수준에서, 예를 들어 블렌드의 75 중량% 초과에서, 블렌드의 연소성이 불량한 것으로 이해될 것이다. 이는 예를 들어, 담배 대용 시트 물질에서 최대 5 내지 10%의 낮은 수준의 과립 탄소(granular carbon)를 도입함으로써 극복될 수 있다. 탄소는 바람직하게 응집된 탄소 함유 물질이 아닌 것으로서, 즉 탄소는 응집물을 형성하기 위해 다른 물질과 혼합함으로써 사전-처리되지 않는다.

일부 구체예에서, 담배 대용 시트 물질은 흡연 가능한 충전제 물질을 제공하기 위하여 담배 물질과 배합된다. 바람직하게, 블렌드에서 담배 물질 성분들은 고품질 라미나 등급이다. 유리하게, 대부분의 담배 물질은 절단된 담배(cut tobacco)이다. 담배 물질은 20 내지 100%의 고차 팽화 공정(high order expansion process)의 팽화 담배, 예를 들어 DIET를 포함할 수 있다. 이러한 물질의 충전력(filling power)은 통상적으로 6 내지 9 cc/의 범위이다[참조, 예를 들어 GB 1484536 또는 US 4,340,073].

일부 구체예에서, 블렌드는 라미나를 제외하고 30% 미만의 다른 블렌드 성분들을 포함하며, 다른 블렌드 성분들은 줄기 절단 롤링된 줄기(stem cut rolled stem; CRS), 수처리된 줄기(water treated stem; WTS) 또는 스팀 처리된 줄기(steam treated stem; STS) 또는 재구성 담배(reconstituted tobacco)이다. 다른 성분들은 담배 물질의 최종 중량의 20% 미만, 10% 미만, 또는 5% 미만을 포함할 수 있다.

일부 구체예에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 발생 수단으로 처리된 담배 물질을 포함한다. 담배 물질은 에어로졸 발생 수단으로 처리될 수 있지만, 이는 담배 물질과 시트 물질의 모든 블렌드에 대하여 필수적인 것은 아니다.

담배에 첨가되는 에어로졸 발생 수단의 양은 담배의 2 내지 6 중량% 범위이다. 가공 후 담배 물질 및 시트 물질의 블렌드 중에서 에어로졸 발생 수단의 전체 양은 유리하게 흡연 가능한 물질의 4 내지 12 중량%의 범위, 건조물 wt/wt을 기준으로 하여 바람직하게 10% 미만, 및 바람직하게 5% 초과의 범위이다.

일 구체예에서, 글리세롤은 담배 대용 시트를 포함하는 흡연 가능한 물질에 첨가된다. 이는 일부 페놀 수준의 감소를 야기시키는 것으로 확인되었다. 글리세롤은 (담배 대용 시트에 포함될 수 있는 임의의 글리세롤을 제외하고) 약 1 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. TSS에 글리세롤을 첨가하는 것은 상승 효과를 가질 수 있는 것으로 여겨진다.

일부 구체예에서, 블렌드는 또한 블렌드의 방향 및 감각적 성능을 개선시키기 위하여 톱 풍미제(top flavour)를 포함할 수 있다.

본 발명의 흡연 물품에서 연기 독성물 수율을 감소시키기 위한 또 다른 방법은 TSNA 및 금속과 같은, 낮은 수준의 요망되지 않는 연기 성분들의 전구체들을 나타내는 담배 블렌드 성분들을 선택하는 것이다. 예를 들어, TSNA의 수준은 특정의 (예를 들어, 보다 가벼운) 담배 블렌드를 사용하여 그리고 TSNA의 전구체인 니트레이트가 낮은 담배 식물의 일부를 선택함으로써 감소될 수 있다. 일부 구체예에서, 이는 담배 라미나를 사용하는 것을 포함한다. 당업자는 블렌딩 공정이 이러한 요망되는 성질들을 갖는 담배 블렌드를 제공하기 위해 개조될 수 있는 방식을 잘 인지할 것이다.

담배 블렌드는 또한 팽화 담배를 포함할 수 있는데, 이는 궐련에서 연소되는 담배의 질량을 감소시키기 위해 팽창된 절단 담배이다. 담배를 가공하기 위해 사용되는 하나의 공정은 드라이-아이스 팽화 담배(DIET)라 칭한다. 담배에 압력 용기에서 액체 이산화탄소(CO₂)를 주입하고, 압력을 낮추고, 액체 CO₂를 빼내어서, 담배의 셀 구조 내에 드라이 아이스 및 고체 CO₂를 형성시킨다. 담배를 이후에 가열시켜 드라이 아이스를 기상 CO₂에 빠르게 가압시키며, 이는 절단된 담배 잎의 구조를 가압하여 경화 공정 이전에 이러한 잎의 체적과 더욱 유사한 체적으로 팽창하게 한다. 팽화 담배는 상업적 궐련에서, 및 심지어 더욱 더 낮은 ISO 수율의 궐련에서 널리 사용된다.

본 발명의 일 구체예에서, 흡연 가능한 물질은 1% 글리세롤 및 0.8%의 첨가된 톱 풍미제의 첨가와 함께, 50% 블렌드 처리 담배(BTT), 15% 담배 대용 시트(TSS), 10% 드라이-아이스 팽화 담배(DIET) 및 25% 라미나의 블렌드로 구성된다.

상기 논의된 필터 및 흡연 가능한 물질 기술들은 연기 독성물 수준이 실질적으로 감소된 흡연 물품을 제공하기 위해 함께 사용한다.

일부 구체예에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 본원에서 규정된 바와 같이, 주류 연기의 중요 구성성분들 중 적어도 75%, 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 이의 전부의 감소(예를 들어, 통상적인 궐련과 비교)를 갖는다.

본 발명과 관련하여 지칭되는 MS의 소위 "중요 구성성분(key constituent)들"은 문헌에서 요망되지 않는 것으로서 확인된 연기 성분들이다[참조, 예를 들어 The Scientific Basis of Tobacco Product Regulation: Report of a WHO Study Group (2007) WHO Technical Report Series 945, Geneva].

이러한 감소는 바람직하게, 제품들이 ISO에 맞춰지도록 설계되고 캐나다 보건부 체제의 통기 차단이 분할 팁의 효과를 부인하기 때문에, 통기가 개방된 채로 이Tss 경우에 격렬한 흡연 체제를 이용하여 결정된다.

중요한 구성성분들의 수율의 감소는 바람직하게 적어도 5% 또는 적어도 10% 또는 그 초과이다.

실시예

본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품들 중 일부 실시예의 사양은 하기 표에 기술된다. 두 개의 프로토타입(prototype)이 기술되는데, 하나는 1 mg의 타르를 전달하기 위한 것이며, 다른 하나는 7 mg의 타르를 전달하기 위한 것이다. "Cig."는 "궐련"에 대한 약어로서 사용된다.

표 1 - 흡연 물품 특징

표 2 - 궐련 페이퍼 특징

표 3 - 팁핑 페이퍼 특징

표 4 - 7 mg 버젼(version)에 대한 필터 물질(440 mg Wg)

표 5 - 1 mg 버젼(version)에 대한 필터 물질(540 mg Wg)

표 6은 연기 데이타를 생성시키기 위해 사용된 승인된 기계 흡연 체제를 요약한 것이다.

표 6 - 흡연 기계 파라미터

표 7은 ISO 및 WG9 기계 흡연 체제 둘 모두 하에서 7 mg 시험 제품에 대한 수율을 나타낸 것으로서, WG9 대 ISO의 비율을 포함한다. 표 8은 대조군/비교물 궐련에 관한 상응하는 정보를 제공한다. 두 개의 표 모두로부터의 데이타는 WG9:ISO 수율의 비율이 시험 제품의 것에 비해 대조군 제품에 대하여 더욱 높아지는 경향이 있다. 이는 예측되는 바와 같이, WG9 체제(여기서 절반의 통기구 구멍 및 ST가 막힘)를 이용하여 시험 제품을 피울 때, 보다 높은 궐련 퍼프 부피(동일한 퍼프 기간)에서 달성된 통기의 감소로 인한 것이다. 이에 따라, 이는 유량 의존적이고 체적 의존적이지 않다. 통기 구멍 및 분할 팁 통기부가 막혀지는 경우에, 시험 제품의 수율은 보다 높은 퍼프 체적에서 심지어 더욱 낮아질 것이다.

표 7 - ISO 및 WG9 연기 체제에서 7 mg 시험 제품에 대한 주류 연기 데이타

표 8 - ISO 및 WG9 연기 체제에서 7 mg 대조군 제품에 대한 주류 연기 데이타

HCI 흡연 체제를 이용한, NFDPM(타르) 및 니코틴에 대한 절대항 및 '일반화된' 둘 모두의, 연기 수율의 감소의 예는 표 9에 나타내었다. HCI 체제 하에서, 분할 팁핑 기술이 비교물/대조군에 대해 본 발명에 따른 흡연 물품에 대해 얻어진 연기 성분 수율의 감소에 기여하지 않는다는 것이 주지된다.

표 9는 HCI 흡연 체제에서 시험 및 대조군 궐련에 대한 주류 데이타

WG9 흡연 체제를 이용한, NFDPM(타르) 및 니코틴에 대한 절대항 및 '일반화된' 둘 모두의, 연기 수율의 감소의 예는 표 10에 나타내었다. WG9 체제 하에서, 분할 팁핑 기술의 사용은 비교물(comparator)에 대한 본 발명에 따른 흡연 물품에 대해 얻어진 연기 성분 수율의 감소에 기여한다.

표 10 - WG9 흡연 체제에서 시험 및 대조군 궐련에 대한 주류 데이타

다양한 사안들을 다루고 당해 기술을 발전시키기 위하여, 본 명세서 전체는 청구된 발명이 실행되고 우수한 흡연 물품을 제공할 수 있는 다양한 구체예들을 일 예로서 나타낸다. 본 명세서의 장점 및 특징들은 오로지 구체예의 예시적 샘플로서, 완전하고/거나 배타적인 것은 아니다. 이러한 것들은 오로지 이해를 돕기 위하고 청구된 특징들을 교시하기 위해 제시된다. 본 명세서의 장점들, 구체예들, 실시예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들이 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 명세서를 제한하거나 특허청구범위에 대한 균등물을 제한하는 것으로 여겨지지 않으며 다른 구체예들이 사용될 수 있고 개질예가 본 발명의 범위 및/또는 사상으로부터 벗어나지 않게 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 다양한 구체예들은 적합하게 기술된 구성요소들, 성분들, 특징들, 부분들, 단계들, 수단들, 등의 다양한 조합들을 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이를 필수적으로 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서는 현재 청구되지 않고 미래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함한다.

상기 설명 및 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위해 기술된 것으로서, 이를 한정하고자 의도된 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 실체를 도입한 기술된 구체예들의 변형들이 당업자에 의해 일어날 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 이들의 균등물 내에서 모든 변화를 포함하도록 넓게 해석될 것이다.

Claims (19)

1. 흡연 가능한 물질의 로드, 및 로드의 한 단부에 부착된 필터를 포함하는 흡연 물품으로서, 상기 필터가 둘 이상의 섹션들을 포함하고 다공성 플러그 랩(porous plug wrap)에 랩핑되며, 제1 팁핑 랩퍼(tipping wrapper)가 로드에 필터를 부착시키기 위하여 흡연 가능한 물질의 로드와 필터 사이의 연결부(join) 위에 가로 놓이며, 하나 이상의 추가 팁핑 랩퍼가 필터 둘레에, 다공성 플러그 랩의 일부가 제1 팁핑 랩퍼와 하나 이상의 추가 팁핑 랩퍼 사이에 노출되도록 제1 팁핑 랩퍼로부터 이격되고 이러한 팁핑 랩퍼와 분리되게 제공되며, 팁핑 랩퍼들이 플러그 랩에 비해 더욱 낮은 다공성인 흡연 물품.
2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 필터 섹션이 섬유 필터 물질(fibrous filter material)을 포함하는 흡연 물품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 필터 섹션이 다공성 흡착 물질을 포함하는 흡연 물품.
4. 제3항에 있어서, 다공성 흡착 물질이 합성 소스(synthetic source), 예를 들어 폴리스티렌으로부터 유도된 조작된 다공성 구조/다공성 카본 비드를 갖는 다공성 카본인 흡연 물품.
5. 제4항에 있어서, 필터 섹션이 약 20 mg 내지 약 80 mg의 다공성 흡착 물질을 포함하는 흡연 물품.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 필터 섹션이 이온 교환 수지를 포함하는 흡연 물품.
7. 제6항에 있어서, 이온 교환 수지가 표면 활성화된 아민을 갖는 흡연 물품.
8. 제7항에 있어서, 필터 섹션이 약 5 mg 내지 약 40 mg의 이온 교환 수지를 포함하는 흡연 물품.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 필터가 섬유 필터 물질을 포함하는 마우스 단부 섹션(mouth end section), 이온 교환 수지를 포함하는 섹션, 및 다공성 흡착 물질을 포함한 흡연 가능한 물질의 로드에 인접한 섹션을 포함하는 흡연 물품.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 필터가 약 30 mm 내지 약 40 mm, 바람직하게 약 37 mm의 길이를 갖는 흡연 물품.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 약 83 mm의 흡연 물품의 길이 및/또는 약 21 mm의 원주를 갖는 흡연 물품.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 팁핑 랩퍼들 사이의 갭(gap)이 약 10 mm 폭인 흡연 물품.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 팁핑 랩퍼에 및/또는 필터의 바디(body)에 형성된 통기 구멍(ventilation hole)들을 추가로 포함하는 흡연 물품.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 흡연 가능한 물질의 로드가
    (a) 감소된 수준의 질소 함유 화합물(nitrogenous compound)들을 형성시키도록 처리된 담배;
    (b) 폴리페놀 및/또는 펩티드를 제거하도록 처리된 담배; 및
    (c) 불연성 무기 충전제, 바인더 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용 시트(tobacco substitute sheet) 중 하나 이상을 포함하는 흡연 물품.
15. 제14항에 있어서, 흡연 가능한 물질이 라미나 담배(lamina tobacco)를 추가로 포함하는 흡연 물품.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 흡연 가능한 물질이 드라이 아이스 팽화 담배(dry ice expanded tobacco; DIET)를 추가로 포함하는 흡연 물품.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 흡연 가능한 물질이 글리세롤을 포함하는 흡연 물품.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 흡연 가능한 물질이 하나 이상의 풍미제(flavour)를 포함하는 흡연 물품.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 흡연 가능한 물질이 블렌드 처리된 담배(blend treated tobacco), 담배 대용 시트, DIET, 라미나 담배, 글리세롤 및 톱 풍미제(top flavour)를 포함하는 흡연 물품.

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