MX2012015283A - Material celulosico. - Google Patents

Material celulosico.

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MX2012015283A
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diluent
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tobacco
cellulosic
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Martin Coleman
David John Dittrich
Edward Dennis John
Kevin Mcadam
Robert John Whiffen
Dominic Conrad Woodcock
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British American Tobacco Co
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Abstract

Un material celulósico con uno o más diluyentes del humo dentro de su estructura celular y, opcionalmente, uno o más diluyentes del humo sobre su superficie.

Description

MATERIAL CELULÓSICO La presente invención se refiere a materiales celulósicos (tales como el tabaco) que comprenden uno o más díluyentes del humo, a métodos para preparar dichos materiales celulósicos, y a usos de los mismos.
Los productos combustibles de tabaco o artículos para fumar, como por ejemplo los cigarrillos, durante el uso producen humo, que se genera por la combustión incompleta de tabaco y/u otros materiales de carga. El término "humo de la corriente principal" se refiere a la mezcla de gases y materia particulada (aerosol) que pasa por la varilla de material para fumar y se entrega a través del extremo del filtro. El humo de la corriente principal contiene humo que es aspirado a través de la región encendida del artículo para fumar, y típicamente contiene componentes tales como 'alquitrán1, nicotina y monóxido de carbono (CO). Dichos componentes se conocen en el arte como "entregas" del humo.
En un intento de reducir las entregas del humo se han utilizado varias estrategias, como por ejemplo mejorar la filtración selectiva del humo del cigarrillo.
Además, por ejemplo, se conoce el recurso de incluir materiales de carga en el material para fumar de los artículos para fumar tales como los cigarrillos, en particular, materiales de carga no combustibles. Dichos materiales de carga incluyen materiales inorgánicos, como por ejemplo dolomita, tierras de diatomeas, carbonato de calcio, óxido de magnesio, y alúmina; y materiales orgánicos tales como almidones, celulosas, pectinas, y alginatos u otros materiales conocidos por aquellos familiarizados con el arte, que pueden actuar como aglutinantes para los materiales de carga.
Sin embargo, una desventaja de dichos materiales de carga es que pueden alterar el sabor del humo y el aroma del artículo para fumar, lo que puede ser inaceptable para los fumadores.
Se conoce el recurso de incluir diluyentes en los artículos para fumar, tales como cigarrillos. Los diluyentes son compuestos que se vaporizan al fumar y son transferidos al humo de la corriente principal en forma de aerosol. Los mismos se seleccionan generalmente de tal manera que se transfieren al humo sustancialmente intactos. Por lo tanto, por este medio se "diluyen" otros componentes del humo (componentes derivados del tabaco en el caso de artículos para fumar que contienen tabaco).
Dichos diluyentes del humo se pueden incluir en forma sólida, por ejemplo como un polvo, que simplemente se mezcla con el material celulósico o el material de carga. Sin embargo, dichos polvos se pierden fácilmente durante el subsiguiente procesamiento que se realiza para crear un artículo para fumar.
Como alternativa, los diluyentes del humo se pueden agregar en la forma de un líquido o gel, que se rocía sobre el material celulósico o de carga, o se mezcla con el mismo, o con el cual se recubre de otra manera el material celulósico o de carga, de manera tal que luego del secado quede una cantidad de diluyente sobre el material. El diluyente del humo se puede incorporar con un líquido volátil, como por ejemplo un solvente apropiado, y se lo puede rociar sobre el material de carga o tabaco. Se espera que el solvente se evapore, dejando al diluyente del humo sobre las superficies del tabaco o el material de carga.
Sin embargo, dichos métodos pueden dar como resultado que solo una superficie del material objetivo quede cubierta por el diluyente. La presencia resultante del diluyente del humo sobre la superficie del material celulósico o de carga puede verse afectada de manera adversa durante el subsiguiente procesamiento que se realiza para crear un artículo para fumar. Un problema adicional asociado con la inclusión de un diluyente usando este procedimiento es que puede afectar las propiedades superficiales del material celulósico, por ejemplo haciéndolo pegajoso, lo que tiene un efecto gravemente perjudicial sobre el procesamiento del material, en particular porque tenderá a aglomerarse y no fluirá.
Es deseable maximizar la cantidad de diluyente del humo que se puede incluir en el material para fumar para incluirlo en los artículos para fumar. También es deseable agregar el diluyente del humo de manera tal que no presente problemas asociados con el procesamiento del material para fumar.
El término "procesamiento" significa cualquier aspecto de un método conocido por aquellos con experiencia en el arte para utilizar en la fabricación de un producto combustible de tabaco. Por ejemplo, mezclar, y picar el material celulósico y para la fabricación de artículos para fumar.
Es deseable proveer un material celulósico que comprenda una mayor cantidad de un diluyente del humo en comparación con un material celulósico conocido comparable sin afectar indebidamente de manera adversa otras propiedades del material, ni de los productos en los que se lo utiliza. Por ejemplo, idealmente los materiales constituyentes del material para fumar de un artículo para fumar fluyen libremente, con un mínimo carácter pegajoso. Esto permite manipular y procesar fácilmente los materiales. Además de esto, es deseable que el agregado de un diluyente del humo, y la presencia de un diluyente del humo en el material celulósico o sobre el mismo no afecte significativamente o de manera adversa el aroma ni el sabor de un artículo para fumar.
Una ventaja de la presente invención es que puede proveer un material para fumar que comprende material celulósico que incorpora diluyente(s) del humo, pero que también conserva las características deseables del material para fumar.
Una ventaja adicional de la presente invención es que puede proveer un método para proveer un material celulósico que incorpora diluyente(s) del humo en un rango de niveles de inclusión, para facilitar la flexibilidad de la potencial optimización de la dilución del humo.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se provee un material celulósico al que se ha agregado un diluyente del humo, donde por lo menos parte del diluyente del humo queda retenido dentro de la estructura celular del material celulósico, donde el diluyente del humo queda retenido en el material celulósico y, opcionalmente, sobre el mismo, en una cantidad mayor o igual al 5% en base al peso seco del material celulósico.
De acuerdo con un segundo aspecto, se provee un método para preparar el material celulósico de acuerdo con el primer aspecto de la invención.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se provee un artículo para fumar que comprende un material celulósico de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, y/o que se prepara por un método de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, se provee un método de para producir un artículo para fumar que comprende mezclar un material celulósico de acuerdo con el primer aspecto con uno o más materiales celulósicos adicionales, y/u otros constituyentes del artículo para fumar.
De acuerdo con un quinto aspecto de la presente invención, se provee el uso de un material celulósico de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención en la fabricación de un artículo para fumar.
Alguien con experiencia en el arte apreciará que se debe lograr un equilibrio entre la inclusión del diluyente del humo en el material celulósico en una cantidad suficiente para obtener la reducción deseada de las entregas del humo, y el proveer un material celulósico que se pueda utilizar, sin problemas, en el equipo de fabricación típico que se utiliza para hacer artículos para fumar, es decir que el material celulósico fluya de manera suficientemente libremente y que no se pegue ni que inhiba de otra manera a la maquinaria que se usa para fabricar los cigarrillos. Gracias a la presente invención es más fácil llegar a este equilibrio, porque permite incluir más diluyente en el material celulósico tratado sin que la superficie del material celulósico sea afectada en una extensión que cause el no deseado mínimo carácter pegajoso y formación de aglomeraciones.
La expresión "material celulósico" según se usa aquí significa cualquier material que comprenda celulosa. El material puede ser un material de tabaco, por ejemplo, vena, lámina, polvo, tabaco reconstituido, o una mezcla de los mismos. Los materiales de tabaco apropiados incluyen los siguientes tipos: tabaco Virginia o curado al aire caliente, tabaco Burley, tabaco Oriental, o una mezcla de materiales de tabaco. El tabaco puede ser expandido, como por ejemplo tabaco expandido con hielo seco (DIET), o procesado por cualquier otro medio tal como extrusión. Las venas de tabaco pueden ser preprocesadas o sin procesar, y pueden ser, por ejemplo, venas sólidas (SS); picadura de venas secas (SDS); venas tratadas con vapor (STS); o cualquier combinación de las mismas. Preferiblemente, como vehículo para el diluyente se utiliza un tabaco con una estructura de poros abiertos.
La expresión "dentro de la estructura celular" según se usa aquí, significa que el diluyente del humo está localizado en la pared celular (o dentro de la misma) de las células del material celulósico, o entre células adyacentes del matérial celulósico. El término "retenido'' indica que por lo menos parte del diluyente del humo permanece dentro de la estructura celular del material celulósico y adherido a la superficie del material celulósico en todas las condiciones de procesamiento típicas a las que se debe someter a los materiales celulósicos que se van a incluir en un artículo para fumar, como por ejemplo la mezcla e incorporación en una varilla de material para fumar. Sin ser limitados por una teoría, la localización del diluyente del humo en la estructura celular del material celulósico facilita el 'libre flujo' y una menor propensión de los materiales impregnados a formar aglomeraciones.
En ciertas formas de realización, el peso de dicho diluyente del humo retenido dentro de la estructura celular del material celulósico, y, opcionalmente, sobre la superficie del material celulósico, es mayor o igual a 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% o 50% en base al peso seco del material celulósico.
En ciertas formas de realización, el material celulósico es SDS.
En ALGUNAS formas de realización alternativas, el material celulósico es lámina cortada o DIET. La DIET se somete a un procesamiento que causa la expansión de la estructura celular del tabaco. Esto tiene la ventaja de que puede hacer que se retenga una mayor cantidad de diluyente dentro de su estructura celular, y/o puede facilitar la penetración del diluyente dentro de la estructura celular.
Preferiblemente, el material celulósico tiene un nivel de humedad apropiado para utilizar con el equipo convencional de procesamiento de artículos para fumar. Además, el material celulósico preferiblemente tiene una consistencia apropiada para utilizar con el equipo típico para fabricar artículos para fumar. Por ejemplo, preferiblemente el material celulósico fluye libremente, y no se pega a la maquinaria fabricadora de cigarrillos, obstaculizando la fabricación.
Un nivel de humedad apropiado del material celulósico para utilizar con dicho equipo es menor de aproximadamente 20%. Por lo tanto, preferiblemente, el material celulósico de la presente invención incluye no más del 20% de humedad, más preferiblemente el nivel de humedad del material celulósico no es mayor de aproximadamente 18%, no mayor del aproximadamente 15% o no mayor de aproximadamente 12%.
Los términos "diluyente del humo" y "diluyente" según se usa aquí, significa un material para incorporar en un artículo para fumar que sirve para reducir las entregas del humo cuando se quema el material para fumar y el artículo para fumar se consume. Los diluyentes del humo son apropiados para incorporar en el material para fumar de un artículo para fumar.
El diluyente es por lo menos un agente formador de aerosol que puede ser, por ejemplo, un poliol generador de aerosol, o un generador de aerosol que no es un poliol, preferiblemente un generador de aerosol que no es un poliol. El mismo puede ser sólido o líquido a la temperatura ambiente, pero preferiblemente es líquido a la temperatura ambiente. Los polioles apropiados incluyen sorbitol, glicerol, y glicoles como propilenglicol o trietilenglicol. Los no polioles apropiados incluyen alcoholes monohidrpxilados, hidrocarburos de alto punto de fusión, ácidos tales como ácido láctico, y ésteres tales como diacetina, triacetina, citrato de trietilo o miristato de isopropilo.
Preferiblemente el diluyente del humo tiene un punto de fusión menor de aproximadamente 110, 105, 100, 95, 90, u 85°C.
En la presente invención, el diluyente del humo es preferiblemente glicerol, triacetina, citrato de trietilo o miristato de ¡sopropilo.
Se puede utilizar una combinación de diluyentes, en proporciones ¡guales o diferentes.
Es conocido el uso de algunas de dichas sustancias para incluirlas en productos combustibles de tabaco, para propósitos diferentes de servir como diluyentes del humo. Por ejemplo, la triacetina y la diacetina se han utilizado previamente en artículos para fumar con generadores de aerosol que no son polioles (WO 98/57556). TEGDA, triacetina y glicerol son plastificante conocidos: el glicerol se utiliza comúnmente como humectante en el tabaco porque es capaz de mejorar las propiedades higroscópicas y mecánicas del tabaco. En US 6.571.801 , el tabaco se cargaba con humectantes tales como glicerol, propilenglicol, sorbitol o dietilenglicol dentro del rango entre 4-15%. El glicerol se ha utilizado como material generador de aerosol en un artículo para fumar, dentro del rango entre 5-20 % en peso del material de lámina (véase, por ejemplo, WO 03/092416). El glicerol también se ha utilizado para mejorar la filtración del humo (US 3.674.540; US 5.860.428; US 6.397.852).
El diluyente del humo puede estar presente en el material celulósico de acuerdo con la invención en la forma de un sólido o líquido a la temperatura ambiente.
En algunas formas de realización, el diluyente del humo es un material sustancialmente soluble en agua. En algunas formas de realización alternativas, el diluyente del humo es un material insoluble en agua o moderadamente soluble en agua. En aún otras formas de realización, el diluyente puede ser soluble en solventes no acuosos.
Como resultado de los métodos convencionales para agregar un diluyente al material celulósico, el diluyente puede quedar recubriendo la superficie del material celulósico. A diferencia de esto, la presente invención provee métodos como resultado de los cuales por lo menos parte del diluyente del humo penetra la estructura celular del material celulósico.
En algunas formas de realización preferidas, la ubicación del diluyente del humo dentro de la estructura celular del material celulósico, y, opcionalmente, sobre la superficie del material celulósico se obtiene por un proceso de impregnación que preferiblemente facilita la penetración del diluyente al interior de la estructura celular.
Los métodos de acuerdo con la presente invención comprenden el uso de ciertas condiciones antes, durante, o después de la aplicación del diluyente del humo al material celulósico, y/o el uso de uno o más vehículos con los que se aplica el diluyente al material celulósico.
En algunas formas de realización, los métodos incluyen someter al material celulósico a uno o más pasos de tratamiento antes o durante la aplicación del diluyente del humo. Dichos pasos de tratamiento se realizan con la intención de aumentar la penetración del diluyente al interior del material celulósico cuando se aplica el diluyente. Por ejemplo, el material celulósico se puede someter a uno o más tratamientos que pueden secar y/o expeler el aire que está presente en el material. El material celulósico se puede tratar de tal manera que se rompan por lo menos algunas de las células, proveyendo de esa manera un medio mediante el cual que el diluyente, cuando se aplica, puede acceder al interior de la célula que de otra manera podría ser inaccesible.
Los pasos de tratamiento que secan y/o extraen el aire del material celulósico incluyen tratamiento térmico, tratamiento con vacío, impregnación con líquidos, tratamiento con vapor, impregnación con líquidos presurizados, liofilización y el uso de fluidos supercríticos.
El tratamiento térmico incluye el calentamiento el material celulósico a sequedad total. Este paso de tratamiento también da como resultado expulsión del aire de la célula por expansión.
El tratamiento con vacío incluye aplicar un vacío para expeler el aire del material celulósico.
La impregnación con líquidos incluye ya sea aplicar líquido caliente al material celulósico frío, o líquido frío al material celulósico caliente, para ablandar las paredes celulares y promover la eliminación del aire de la célula por infusión del líquido. La diferencia de temperatura entre el líquido y el material puede ser de por lo menos 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, o 100°C, o mayor.
La impregnación con líquidos presurizados incluye ya sea aplicar líquido caliente al material celulósico frío, o líquido frío al material celulósico caliente, bajo presión. Este tratamiento también puede incluir una etapa de pretratamiento con vacío anterior a la impregnación bajo presión, seguida de secado al vacío del material impregnado hasta alcanzar el nivel de humedad deseado. El aire de la célula se extrae por la infusión forzada del líquido.
El tratamiento con vapor incluye la aplicación de vapor para ablandar las paredes celulares del material celulósico y la eliminación de aire de la célula por infusión de vapor.
La liofilización se puede utilizar para secar el material celulósico a sequedad total y eliminar el aire de las células.
También se puede eliminar el aire de las células del material celulósico por infusión con fluidos supercríticos (por ejemplo CO2) seguida de expansión.
En las formas de realización preferidas, los métodos de la presente invención incluyen el uso de por lo menos dos pasos de tratamientos.
En las formas de realización preferidas, el método incluye someter al material celulósico a un paso de tratamiento, que tiene la función combinada de secar el material celulósico, y la expulsión parcial del aire de la célula.
Se sugiere que el tratamiento de material celulósico facilita la penetración del diluyente del humo al interior de la estructura celular del material celulósico como resultado del efecto combinado del secado del material celulósico, y la expulsión parcial del aire de la célula como resultado del proceso de secado. La aplicación de diluyente del humo en la forma de una solución o suspensión da como resultado la entrada del diluyente del humo al interior de las células del material celulósico secado como resultado del proceso de humedecimiento por capilaridad de las paredes celulares.
En algunas formas de realización de la invención se prefiere someter al material celulósico a un paso de tratamiento que incluye calentamiento. Se sugiere que puede ocurrir una absorción adicional del diluyente del humo hacia el interior de las células tratadas con calor a medida que el aire dentro de las células se contrae durante el enfriamiento que sigue al tratamiento térmico.
Los métodos de la presente invención también se pueden aplicar a la materia prima celulósica que es material celulósico pretratado, como por ejemplo lámina cortada, mezcla de picadura, SDS, STS o DIET. Cuando se utiliza dicho material celulósico, el método preferiblemente incluye un paso de tratamiento que incluye calentar el material celulósico pretratado, para aumentar la penetración o impregnación del diluyente del humo al interior de la estructura celular del material celulósico.
En las formas de realización de la presente invención que incluyen tratamiento térmico, el material celulósico preferiblemente se trata durante por lo menos aproximadamente 5 minutos, preferiblemente por lo menos aproximadamente 10 minutos, preferiblemente por lo menos aproximadamente 20 minutos, preferiblemente por lo menos aproximadamente 30 minutos, y aún más preferiblemente aproximadamente 30-45 minutos.
En las formas de realización de la presente invención que incluyen tratamiento térmico, el paso de tratamiento térmico se puede llevar a cabo bajo presión. Los materiales también se pueden someter un tratamiento con vapor y/o vacío. Se pueden aplicar calor, vapor, vacío y/o presión individualmente o en forma consecutiva. La combinación de procesos más apropiada puede depender de la materia prima en particular que se utilice y puede incluir un enfoque empírico iterativo.
Si el tratamiento térmico no es presurizado, la temperatura que se utiliza puede ser de por lo menos aproximadamente 90°C, preferiblemente aproximadamente 100°C, más preferiblemente aproximadamente 105-110°C.
Los métodos de acuerdo con la presente invención también incluyen un paso de aplicar el diluyente del humo al material celulósico. En algunos casos, los diluyentes del humo líquidos se pueden aplicar directamente al material celulósico.
En algunas formas de realización, el diluyente del humo se aplica en la forma de una solución, una emulsión o una suspensión. Para prepararlas, el diluyente del humo se mezcla con uno o más vehículos. Los vehículos apropiados incluyen agua; solventes orgánicos tales como alcoholes, hidrocarburos u otros solventes de base orgánica apropiados; líquidos o gases tales como dióxido de carbono (que pueden estar en estado supercrítico); u otros agentes o vehículos apropiados que pueden formar una solución, emulsión, o suspensión del diluyente del humo. Los vehículos apropiados incluyen agua; alcoholes, como por ejemplo metanol y etanol; dióxido de carbono líquido o gaseoso. La selección del vehículo preferiblemente es compatible con la tecnología de procesamiento del tabaco. El uso de un vehículo acuoso es particularmente preferido porque evita el uso de grandes volúmenes de solventes inflamables.
El vehículo puede ser un solvente, en el sentido en que uno o más de los diluyentes del humo puede ser soluble en dicho vehículo. Si se utiliza más de un diluyente del humo, el vehículo puede ser un solvente para uno o más de los diluyentes.
En algunas formas de realización, el vehículo puede penetrar la pared celular del material celulósico.
El vehículo puede ser un agente que tiene propiedades secantes, porque es volátil a aproximadamente iguales de las temperaturas que se utilizan cuando el diluyente del humo se aplica al material celulósico, o a menores temperaturas.
Se sugiere que una manera en que el uso de un vehículo puede facilitar la penetración del diluyente del humo al interior de la estructura celular del material celulósico es contribuyendo a la eliminación de la humedad residual del interior de la pared celular del material celulósico, y/o facilitando la entrada del diluyente del humo al interior de la célula.
Cuando el vehículo es un líquido, el diluyente del humo puede estar en solución, en suspensión o se puede proveer como una emulsión con el vehículo. En formas de realización preferidas, el diluyente del humo se encuentra en la forma de una solución o emulsión. En algunas formas de realización, el diluyente del humo puede estar en la forma de una solución o emulsión acuosa.
En algunas formas de realización, el diluyente del humo se encuentra en la forma de una solución en vez de una suspensión. Esto es preferible, ya que la aplicación de una suspensión puede dar como resultado una mayor deposición superficial del diluyente del humo sobre el material celulósico en vez de la entrada al interior de la estructura celular.
Se puede utilizar una mezcladora de alto esfuerzo de corte para preparar el diluyente del humo y/o cualquier vehículo para aplicar al material celulósico. Dicho procesamiento típicamente genera unas gotitas muy pequeñas de diluyente y/o vehículo.
Se sugiere que procesamiento de este tipo puede aumentar la eficiencia de penetración del diluyente al interior de la estructura celular del material celulósico, como resultado del pequeño tamaño de las gotitas del diluyente. Este puede ser en particular el caso en que el diluyente del humo es un líquido moderadamente soluble o insoluble en agua que se mezcla con agua para formar una emulsión acuosa.
Las emulsiones de diluyentes del humo de acuerdo con la presente invención deben permanecer estables, en el sentido de que el diluyente no debe sufrir un cambio químico durante la preparación de la emulsión ni su aplicación al material celulósico. En algunas formas de realización esto se puede conseguir mediante una mezcla continua de alto esfuerzo de corte de la emulsión anterior al proceso de aplicación o durante el mismo, y/o agregando determinados agentes emulsionantes.
La solubilidad de las emulsiones de acuerdo con la presente invención se puede aumentar por medios conocidos tales como, por ejemplo, tecnología convencional de trabajo con emulsiones en caliente.
La composición de los diluyentes del humo que se incorporan a uno o más vehículos o que se proveen con estos se puede calcular de manera tal que el material celulósico que se obtenga como resultado del agregado de la emulsión al material celulósico comprenda el nivel de diluyente (en base al peso seco inicial del material celulósico) y el nivel de humedad que se desean.
La aplicación del diluyente del humo al material celulósico se puede llevar a cabo empapando y/o mezclando el material celulósico en un exceso de diluyente del humo, seguido de la filtración del exceso de diluyente; saturando el material celulósico con el nivel requerido de diluyente del humo; rociando el material celulósico con un diluyente del humo y/o rociando a presión el material celulósico con un diluyente del humo. También se puede utilizar el reflujado de los materiales con el diluyente en el vehículo seguido de métodos de evaporación para eliminar el vehículo, por ejemplo usando la tecnología de evaporación al vacío.
En algunas formas de realización de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención que incluye el calentamiento del material celulósico, el diluyente del humo preferiblemente se pone en contacto con el material celulósico mientras el material celulósico está caliente.
La aplicación del diluyente del humo al material celulósico se puede llevar a cabo a altas temperaturas. Por ejemplo, a temperaturas mayores de aproximadamente 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 105°C, o 110°C.
En algunas formas de realización donde se mezclan el material celulósico y el diluyente del humo, la mezcla es preferiblemente suave, para prevenir la degradación del tamaño del material celulósico. Por ejemplo, se puede utilizar una mezcladora orbital.
En algunas formas de realización donde el material celulósico se rocía con un diluyente del humo, el método puede incluir rociar de manera consistente y optimizada el diluyente sobre una cortina de material celulósico. La velocidad de la aplicación puede ser consistente para proveer una carga objetivo consistente del diluyente y proveer un nivel de humedad consistente en el material celulósico. Además, puede ser ventajoso tener uno o más de: un área superficial óptima para el material celulósico (por ejemplo mediante con un procesamiento en tambor casi por separado de los pequeños fragmentos de material celulósico); un flujo consistente del material celulósico; y una etapa de enfriamiento luego de la etapa de rociado y/o un tiempo de almacenamiento luego de la etapa de rociado. Para obtener el rociado que se expone aquí se puede utilizar la tecnología convencional de rociado y/o bombeo.
En algunas formas de realización, el material celulósico (preferiblemente mientras está caliente) se empapa en un exceso de diluyente del humo (preferiblemente en la forma de una solución o emulsión acuosa) o se mezcla con el mismo.
En una forma de realización preferida, un sistema de administración de diluyente de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención incluye someter al material celulósico a un tratamiento tal como un tratamiento térmico, tratamiento con vacío, impregnación con líquidos, tratamiento con vapor, o liofilización, antes y / o durante el tratamiento del material celulósico con diluyente del humo. Preferiblemente, el sistema de administración de diluyente incluye someter al material celulósico a un tratamiento térmico, seguido de empapar y/o rociar el material celulósico con diluyente del humo.
Luego, el material celulósico se seca hasta un nivel de humedad apropiado, y opcionalmente, se puede tamizar.
Luego, el matenal celulósico de acuerdo con la presente invención se puede utilizar en la preparación de un artículo para fumar.
De acuerdo con la presente invención, se provee un artículo para fumar que comprende un material celulósico de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, y/o que se prepara por un método de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención.
En algunas formas de realización preferidas, el material celulósico que comprende el diluyente del humo se somete a un procesamiento mínimo anterior de incorporarlo en un artículo para fumar.
El término "procesamiento" significa cualquier aspecto de un método conocido por aquellos con experiencia en el arte para utilizar en la fabricación de un producto combustible de tabaco, por ejemplo, mezcla, y picado del material celulósico y fabricación de artículos para fumar.
Preferiblemente, el artículo para fumar comprende un cigarrillo.
En algunas formas de realización preferidas, el artículo para fumar incluye un material de carga para fumar que comprende por lo menos 5%, por lo menos 10%, por lo menos 20%, por lo menos 30% o por lo menos 35% por lo menos 40% o por lo menos 45% o por lo menos 50% en peso de diluyente del humo.
De acuerdo con la presente invención, se proveen métodos para producir un artículo para fumar que comprenden mezclar un material celulósico de la presente invención con uno o más materiales celulósicos adicionales, y/u otros constituyentes del artículo para fumar.
En un aspecto aún adicional se provee el uso de un material celulósico de la presente invención en la fabricación de un artículo para fumar.
Ahora se describirá la presente invención por medio de ejemplos, haciendo referencia a las siguientes figuras: La Figura 1 ilustra un esquema de una forma de realización de un método de rociado de flujo continuo donde se usa una secadora de tambor cilindrico rotativo inclinado; La Figura 2 ilustra un esquema de aplicación de calor, vapor, vacío y/o presión en una combinación apropiada o en forma consecutiva mientras se agitan los materiales celulósicos en un método de mezcla por lotes; La Figura 3A muestra una imagen de criomicroscopía electrónica de barrido (Cryo-SEM) que muestra la estructura celular de material celulósico La Figura 3B muestra una imagen de Cryo-SEM que muestra la estructura celular de material celulósico luego de la impregnación con un diluyente de acuerdo con la invención.
Al respecto, la Figura 1 , que ilustra un método de rociado de flujo continuo, muestra un tanque de retención 1 , que se puede utilizar para contener el diluyente del humo o una solución o emulsión acuosa del mismo. El tanque de retención puede encontrarse en comunicación de fluidos con una mezcladora de alto esfuerzo de corte 2, como por ejemplo una mezcladora Silverson en línea, por medio de las líneas de conexión 3, de tal manera que pueda conservar una solución y/o emulsión acuosa reciclando los contenidos del tanque de retención a través de la mezcladora de alto esfuerzo de corte 2.
El material celulósico secado (por ejemplo SDS con un nivel de humedad de 6-7%) se calienta al pasar a través de una secadora 4 (tal como una secadora de tambor cilindrico rotativo inclinado de flujo continuo) haciendo que el aire dentro de las células se expanda. La secadora 4 puede encontrarse en comunicación de fluidos con el tanque de retención por medio de un sistema rociador que puede comprender las líneas de conexión 5, una bomba 6, una válvula de alivio de seguridad 7, una válvula de presión 8, un medio rociador 9, y un manómetro 10. Preferiblemente el medio rociador (por ejemplo una boquilla o cabezal rociador) está cerca de la salida de la secadora.
Mientras rota la secadora de tambor 4, se rocía una solución o emulsión acuosa de diluyente del humo con un caudal apropiado, preferiblemente consistente, mediante el medio rociador 9 sobre a cortina de material celulósico caliente que cae justo antes de que el material celulósico salga de la secadora 4 para pasar a un transportador 11.
El material celulósico que se transporta se puede dejar hinchar [se dejó hinchar] durante un período (por ejemplo, de por lo menos aproximadamente 12 horas) durante el cual se enfría el material celulósico. Opcionalmente, el material celulósico ya frío se puede secar hasta un nivel de humedad aceptable para realizar la mezcla y para la fabricación de los cigarrillos. * La expresión "dejar hinchar" [se dejó hinchar] según se usa aquí es un término convencional en el arte de artículo para fumar fabricación, y se refiere al paso de incrementar el nivel de humedad del material celulósico.
La Figura 2 muestra un proceso de mezcla por lotes por el cual se emulsiona o mezcla una emulsión por medio de una mezcladora de alto esfuerzo de corte.
El tanque de retención que contiene el diluyente del humo o una solución o emulsión acuosa del mismo y la administración de fluido al sistema rociador es similar a los descritos con respecto a la Figura 1. En particular, los componentes 1 , 2, 3, 5, 6, 7, 8, y 10 son los mismos que se muestran con respecto a la Figura 1.
Además, el aparato se encuentra en comunicación de fluidos con un recipiente de mezcla 12, por medio de un sistema rociador 14. El recipiente 12 se puede calentar, por ejemplo por una camisa calentada con vapor 13. El material celulósico dentro de recipiente 12 se agita, por ejemplo usando un medio agitador 15, y o una acción de raspado de las paredes 16, y dichos medio agitador puede operar independientemente.
Se rocía una solución o emulsión acuosa de diluyente del humo sobre el material celulósico mientras se lo agita usando el medio agitador. El recipiente de mezcla 12 puede comprender un medio 17 por el cual se puede inyectar vapor al recipiente, mediante el cual el recipiente se puede presurizar 18, o despresurizar 19. El recipiente de mezcla se puede dotar de un manómetro 20 y una válvula de alivio de seguridad 21.
Ejemplos Ejemplo I - Impregnación de diluyente usando una mezcladora orbital Se impregnó picadura de vena de tabaco secada (SDS) con diferentes diluyentes de acuerdo con el siguiente procedimiento, y se evaluó el nivel de impregnación.
La SDS se secó en un horno a entre 105 y 110°C durante aproximadamente 30-45 minutos, hasta que el tabaco estuvo 'totalmente seco'.
Se preparó una solución (o emulsión) acuosa de diluyente del humo usando una mezcladora Silverson de alto esfuerzo de corte, y esta solución o emulsión se agregó a la SDS caliente. Luego se mezclaron la SDS y la solución (o emulsión) de diluyente del humo usando una mezcladora orbital, y se dejó enfriar.
Luego se secó la mezcla en una bandeja forrada con una lámina a 22°C y 60% de humedad relativa, durante aproximadamente 12 hrs. En algunos casos, de ser necesario, la mezcla se siguió secando, al aire, a la temperatura ambiente.
En algunos casos, de ser necesario, el material celulósico se tamizó suavemente usando un tamiz grueso.
Se descubrió que los materiales que se obtuvieron como resultado fluían libremente y no eran pegajosos.
En la tabla 1 se muestra el nivel de impregnación de SDS con los diferentes diluyentes del humo. Se muestran los niveles de impregnación objetivo, y los niveles de impregnación con el diluyente reales se dan entre paréntesis para comparación.
Se descubrió que la SDS secada absorbe hasta un 70% en peso de líquido sin excesivo drenado ni 'anegamiento'.
Tabla 1 Luego se prepararon mezclas del material SDS impregnado y lámina donde la SDS y la lámina estaban presentes en cantidades iguales.
Se descubrió que las diferentes mezclas tenían un amplio rango de niveles de diluyente, que se resumen en la tabla 2.
Se descubrió que todas las mezclas podían fluir libremente y no eran pegajosas y que eran apropiada para utilizar en la maquinaria fabricadora de cigarrillos convencional.
Tabla 2 Miristato de isopropilo |4 - Ejemplo 2 - Impregnación de diluyente usando un proceso con una secadora de tambor cilindrico rotativo inclinado de flujo continuo con rociado continuo Se impregnó picadura de vena de tabaco secada (SDS) con triacetina de acuerdo con el siguiente procedimiento, según se muestra en la Figura 1 , y se evaluó el nivel de diluyente en los cigarrillos que contenían el tabaco impregnado.
La SDS se secó hasta aproximadamente un 6% de humedad usando una secadora de flujo continuo de tambor rotativo inclinado, de acuerdo con los procedimientos convencionales que se emplean para secar tabaco.
En un segundo tratamiento, se roció una emulsión de triacetina / agua sobre una cortina descendente caliente de la SDS pre-secada, utilizando una secadora de flujo continuo de tambor rotativo inclinado modificada para que incluya un sistema rociador continuo cerca del punto de salida del material.
El material saliente, con la impregnación con el nivel de diluyente y el contenido de agua (típicamente 18%) deseados luego se recolectó y se dejó hinchar.
El material se secó hasta el contenido de humedad final requerido (típicamente 13%) por secado adicional en tambor rotativo. El material que se obtuvo como resultado fluía libremente y no era pegajoso y se pudo mezclar satisfactoriamente con otros tabacos en las proporciones requeridas usando métodos convencionales de procesamiento del tabaco.
Se fabricaron cigarrillos utilizando una mezcla de 50% de lámina y 50% de DS impregnada (Tabla 3 - cigarrillo de prueba).
El nivel de impregnación medido en la SDS fue del 20% de triacetina. El nivel de triacetina medido en la mezcla final fue del 7% (la reducción del nivel de diluyente se puede atribuir a pérdidas durante el proceso).
En la tabla 3 se muestra la composición química del humo de los cigarrillos (TPM, materia particulada total; NFDPM, materia particulada seca libre de nicotina). Los cigarrillos se fabricaron utilizando métodos y maquinaria convencionales para la fabricación de cigarrillos. Los cigarrillos de control se fabricaron usando una mezcla de lámina. Todos los cigarrillos se fabricaron usando las mismas especificaciones para el papel y el filtro.
Tabla 3 La dilución del humo se calculó de la siguiente manera: {Triacetina en humo (mg/cigarrillo) / NFDPM (mg/cigarrillo)] x 100 A los filtros de los cigarrillos comúnmente se les agrega triacetina como 'plastificante' para incrementar la firmeza del filtro. Se piensa que la dilución observada en el cigarrillo de control se debió la transferencia de la triacetina del filtro al humo.
Los datos que se muestran en la tabla 3 indican claramente que la SDS impregnada con triacetina que se incorporó a la mezcla de tabaco actúa como un eficiente material para la dilución del humo, que transfiere al humo sustanciales cantidades de triacetina.
Ejemplo 3: Impregnación de diluyente usando un proceso de mezcla por lotes Se impregnó picadura de vena de tabaco secada (SDS) con triacetina de acuerdo con el siguiente procedimiento, que se muestra en la Figura 2, y se obtuvieron microfotografías del material por criomicroscopía electrónica de barrido luego de la impregnación con el diluyente. También se evaluó el nivel de diluyente en los cigarrillos que contenían el tabaco impregnado.
Se dispusieron 2kg de SDS en un recipiente de mezcla dotado de una paleta raspadora de paredes, agitador, camisa calentadora, inyección de vapor, presión y capacidad de vacío. Se activó la paleta mezcladora y continuó operando de manera continua durante todo el procedimiento. La humedad de la SDS se elevó hasta aproximadamente 35% por inyección de vapor.
Al mismo tiempo, se elevó hasta 70°C la temperatura de la camisa de la mezcladora.
Se emulsionaron 860g de triacetina en 400g de agua en un recipiente separado, durante por lo menos 90 segundos.
Luego, la emulsión de triacetina se agregó a la mezcladora durante el transcurso de un período de 70 segundos. Subsiguientemente, la SDS se mezcló durante 3 minutos y se secó hasta un nivel de humedad apropiado incrementando la temperatura de la camisa del recipiente de mezcla hasta 94°C y conectando la bomba de vacío a 450mbar durante 37 minutos.
El nivel objetivo de impregnación con triacetina fue del 30%, y el nivel medido fue del 33%. Se vio que el material que se obtuvo como resultado fluía libremente y no era pegajoso.
En las Figuras 3A & 3B se muestran imágenes de criomicroscopía electrónica de barrido del material de tabaco antes y después de la incorporación de triacetina. La Figura 3A muestra la SDS de control sin procesar, y se puede ver que la estructura celular carece del material. A diferencia de esto, la Figura 3B muestra claramente la presencia de triacetina dentro de la estructura celular.
Se evaluó la capacidad para la dilución del humo del material de SDS impregnado con triacetina de acuerdo con el método descrito.
Se fabricaron cigarrillos utilizando una mezcla de 50% de lámina y 50% de SDS impregnada. El nivel objetivo de impregnación con triacetina de la SDS fue del 20%, y el nivel de impregnación medido fue del 21%. El nivel de triacetina medido en la mezcla final fue del 8% (la reducción del nivel de diluyente se puede atribuir a pérdidas durante el proceso).
En la tabla 4 se muestra la composición química del humo de los cigarrillos. Los cigarrillos se fabricaron utilizando métodos y maquinaria convencionales para la fabricación de cigarrillo. Los cigarrillos de referencia se fabricaron usando una mezcla de lámina, los cigarrillos de control de mezcla de SDS comprendían 50% de lámina y 50% de SDS no impregnada, y los cigarrillos de prueba se fabricaron utilizando una mezcla de 50% de lámina y 50% de SDS impregnada según se as describió anteriormente. Todos los cigarrillos se fabricaron usando las mismas especificaciones para el papel y el filtro.
Tabla 4 (*Redondeado a 1 cifra decimal) Los datos que se muestran en la tabla 4 indican claramente que la SDS impregnada con triacetina incorporada a la mezcla de tabaco actúa como un eficiente material para la dilución del humo, que transfiere sustanciales cantidades de triacetina al humo.

Claims (24)

Reivindicaciones
1. Un material celulósico que tiene uno o más diluyentes del humo dentro de su estructura celular y, opcionalmente, sobre su superficie, CARACTERIZADO PORQUE el peso de dicho diluyente del humo es mayor o igual al 5% en base al peso seco del material celulósico.
2. El material celulósico de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO PORQUE dicho material celulósico tiene un nivel de humedad apropiado para utilizar con el equipo de procesamiento de artículos para fumar.
3. El material celulósico de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, CARACTERIZADO PORQUE dicho material celulósico es un material de tabaco.
4. El material celulósico de la reivindicación 3, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente queda retenido dentro de la estructura celular del material de tabaco cuando se lo utiliza en un producto de tabaco.
5. El material celulósico de la reivindicación 3, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente queda retenido sobre la superficie del material de tabaco cuando se lo utiliza en un producto de tabaco.
6. El material celulósico de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, CARACTERIZADO PORQUE dicho material de tabaco se selecciona entre el grupo que consiste en: venas sólidas, picadura de venas secas, venas tratadas con vapor, lámina cortada, venas, DIET, tabaco reconstituido, mezcla de picadura y mezclas de los mismos.
7. El material celulósico de la reivindicación 6, CARACTERIZADO PORQUE dicho material de tabaco es picadura vena de secada.
8. El material celulósico de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO PORQUE dicho diluyente del humo tiene un punto de fusión menor de aproximadamente 95°C.
9. El material celulósico de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo es un líquido insoluble en agua o moderadamente soluble en agua.
10. El material celulósico de acuerdo con la reivindicación 9, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo es cualesquiera de uno o más compuestos que se seleccionan entre el grupo que consiste en: glicerol, triacetina, citrato de trietilo, y miristato de isopropilo.
11. Un método para preparar un material celulósico CARACTERIZADO PORQUE tiene un . diluyente del humo dentro de su estructura celular y, opcionalmente, sobre su superficie.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 , CARACTERIZADO PORQUE comprende el uso de un sistema de administración de diluyente.
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, CARACTERIZADO PORQUE el sistema de administración de diluyente incluye someter al material celulósico a uno o más tratamientos que se seleccionan entre el grupo que consiste en: tratamiento térmico, tratamiento con vacío, tratamiento de impregnación con líquidos, tratamiento con vapor o liofilización, antes y/o durante la aplicación de un diluyente del humo.
14. Un método de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, CARACTERIZADO PORQUE el sistema de administración de diluyente incluye tratar el material celulósico para reducir sustancialmente su contenido de humedad.
15. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo se incluye o combina con un vehículo.
16. Un método según se reivindica en la reivindicación 15, CARACTERIZADO PORQUE el vehículo es agua, un alcohol o dióxido de carbono líquido o gaseoso.
17. Un método según se reivindica en la reivindicación 15 ó 16, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo se encuentra en la forma de una solución o emulsión acuosa antes de quedar retenido en el material celulósico.
18. Un método según se reivindica en la reivindicación 17, CARACTERIZADO PORQUE la solución o emulsión acuosa se prepara por un método que comprende una mezcla de alto esfuerzo de corte.
19. Un método según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo se agrega a la estructura celular usando un método de rociado continuo.
20. Un método según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, CARACTERIZADO PORQUE el diluyente del humo se agrega a la estructura celular usando un método de mezcla por lotes.
21. Un artículo para fumar CARACTERIZADO PORQUE comprende un material celulósico de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
22. Un artículo para fumar de acuerdo con la reivindicación 21 , CARACTERIZADO PORQUE el artículo es un cigarrillo.
23. Un método para preparar un artículo para fumar CARACTERIZADO PORQUE comprende mezclar el material celulósico de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 10, o preparado por el método de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones 11 a 20, con otros materiales celulósicos o constituyentes del artículo para fumar.
24. Uso del material celulósico de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 10, o del material celulósico preparado según cualesquiera de las reivindicaciones 11 a 20, CARACTERIZADO PORQUE es en la fabricación de un artículo para fumar.
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