Курительные изделия с активированным углем и волокном, обработанным бикарбонатом натрия, и способ обработки основного потока дыма

013393 Настоящая заявка имеет приоритет заявки США 60/749595 от 13 декабря 2005 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку путем ссылки. Известны различные фильтрующие материалы для введения в сигаретные фильтры для обработки табачного дыма. Такие материалы включают, например, волокно из ацетата целлюлозы, бумагу и синтетические волокна. Известны также различные формы угля. Изобретение предлагает фильтры, курительные изделия и способы удаления выбранных компонентов основного потока дыма посредством использования активированного угля и бикарбоната натрия. В предпочтительном варианте выполнения фильтр содержит активированный уголь и обработанные бикарбонатом натрия волокна, посредством которых можно выборочно удалять компоненты основного потока дыма. Активированный уголь расположен в фильтре по потоку перед волокном, обработанным бикарбонатом натрия. В другом варианте выполнения ароматизирующую секцию располагают по потоку после волокна,обработанного бикарбонатом натрия, и/или между активированным углем и волокном, обработанным бикарбонатом натрия. В другом предпочтительном варианте выполнения курительное изделие содержит активированный уголь и волокно, обработанное бикарбонатом натрия. Необязательная ароматизирующая секция может быть расположена вдоль фильтра курительного изделия. Курительным изделием предпочтительно является традиционная lit-end сигарета или нетрадиционная сигарета. Предпочтительный вариант выполнения способа изготовления сигаретного фильтра включает введение в фильтр активированного угля; волокна, обработанного бикарбонатом натрия; и ароматизирующей секции. Предпочтительный вариант выполнения способа изготовления сигареты включает расположение бумажной обертки вокруг табачного стержня и прикрепление сигаретного фильтра к табачному стержню для формирования сигареты, в которой сигаретный фильтр содержит активированный уголь, обработанные бикарбонатом натрия волокна и ароматизирующую секцию. Предпочтительный вариант выполнения способа обработки основного потока дыма включает нагревание или поджигание табака в сигарете для образования дыма и втягивание дыма через сигарету. Посредством активированного угля и волокна, обработанного бикарбонатом натрия, в сигарете удаляются выбранные компоненты основного потока дыма. После того как дым проходит через обработанные бикарбонатом натрия волокна, в дым поступает (необязательно) ароматизатор в ароматизирующей секции сигареты. Изобретение также касается способа изготовления сигареты, предусматривающего расположение обертки вокруг табачного стержня и прикрепление фильтра по изобретению к табачному стержню. Изобретение также касается способа обработки основного потока сигаретного дыма, предусматривающего удаление компонентов дыма благодаря контакту дыма с активированным углем и последующему контакту дыма с одним или более волокнами, обработанными бикарбонатом натрия. На чертеже представлен предпочтительный вариант выполнения сигареты, снабженной фильтром,содержащим обработанные бикарбонатом натрия волокна, активированный уголь и, возможно, ароматизирующую секцию. Ниже описаны сигаретные фильтры и сигареты, которые содержат сорбенты, посредством которых можно удалять выбранные компоненты основного потока дыма. Описаны также способы изготовления фильтров и сигарет и способы обработки основного потока дыма в сигаретах, содержащих фильтры. В предпочтительном варианте выполнения сорбент содержит активированный уголь и волокно, обработанное бикарбонатом натрия. Активированный уголь расположен в сигаретном фильтре по потоку перед обработанным бикарбонатом натрия волокном, т.е. которое находится ближе к мундштучному концу сигаретного фильтра, чем активированный уголь. Посредством активированного угля можно удалять определенные компоненты основного потока дыма. Однако установлено, что посредством активированного угля можно достигать менее чем полностью удовлетворительную индивидуальную характеристику дыма. Это воздействие на индивидуальную характеристику дыма может быть результатом действия активированного угля, посредством которого удаляют определенные компоненты из основного потока дыма и, следовательно, изменяют баланс компонентов основного потока дыма, что оказывает воздействие на индивидуальную характеристику дыма. Дополнительно было обнаружено, что посредством волокна, обработанного бикарбонатом натрия(т.е. волокна, обработанного NaHCO3), можно выборочно удалять выбранные компоненты основного потока сигаретного дыма, которые частично удаляют посредством активированного угля. Кроме того,дым, проходя через активированный уголь, может затем проявлять вкус активированного угля. Сигаретный фильтр может содержать (необязательно) ароматизирующую секцию. Основной поток дыма захватывает ароматизатор в ароматизирующей секции, что вызывает изменения его индивидуальных характеристик, воспринимаемых органолептически. Под термином сорбция здесь понимают фильтрацию посредством адсорбции и/или абсорбции. Термином сорбция охватывают взаимодействия на наружной поверхности сорбента, а также взаимодействия внутри пор и каналов сорбента. Другими словами, сорбент является веществом, которое мо-1 013393 жет конденсировать или удерживать молекулы других веществ на его поверхности и/или может поглощать другие вещества, т.е. может происходить проникновение других веществ во внутреннюю структуру сорбента или в его поры. Соответственно, под термином сорбент здесь понимают вещество, являющееся либо адсорбентом, либо абсорбентом, либо веществом, которое может действовать и как адсорбент, и как абсорбент. Под термином удаление здесь понимают адсорбцию и/или абсорбцию, по меньшей мере, некоторой части по меньшей мере одной составляющей основного потока дыма. Под термином основной поток табачного дыма здесь понимают смесь газов, твердые частицы и аэрозоль, которые проходят по табачному стержню и через снабженный фильтром конец сигареты во время затяжки. В зависимости от структуры пор активированный уголь может быть охарактеризован как микропористый, мезопористый и/или макропористый. Под термином микропористый, в общем, понимают такие материалы с размером пор, составляющим около 2 нанометров (нм) или менее. Под термином мезопористый, в общем, понимают такие материалы с размером пор, составляющим от около 2 до 50 нм. Материалы с размером пор, составляющим около 50 нм и более, могут быть отнесены к макропористым материалам. См., например, журнал Pure Appl. Chem. , Vol. (том) 73,2, pp. (стр.) 381-394 (2001 г.). Микропористый, мезопористый и/или макропористый активированный уголь может быть выбран на основании выбора компонентов, которые желательно удалить из основного потока дыма. На чертеже изображен предпочтительный вариант выполнения сигареты 10, содержащей табачный стержень 12 и фильтр 14, прикрепленный к табачному стержню с помощью бумаги для прикрепления. Фильтр 14 содержит первую заглушку 16, активированный уголь 18 и волокно 20, обработанное бикарбонатом натрия, расположенное по потоку после активированного угля 18. В варианте выполнения фильтр 14 также содержит ароматизирующую секцию 22, расположенную по потоку после волокна, обработанного бикарбонатом натрия, и заглушку 24 в мундштучном конце. Вариант выполнения сигареты, представленный на чертеже, является традиционной сигаретой. Однако активированный уголь, обработанный бикарбонатом натрия волокна, и ароматизирующая секция могут быть также введены в нетрадиционные сигареты. Нетрадиционные сигареты включают, например,курительные изделия, содержащие воспламеняемые источники тепла, например курительные изделия,описанные в патенте США 4966171 (заявитель), и сигареты для электрического способа курения, как описано в других патентах заявителя, см. патенты США 6026820, 5988176, 5915387, 5692526, 5692525,5666976 и 5499636, каждый из которых включен в настоящую заявку в полном объеме путем ссылки. Активированный уголь может быть в фильтре в любой подходящей форме. Например, активированный уголь может быть в форме волокон, зерен, гранул, одного или более единых тел и/или может быть введен в виде покрытия на подложке. Количество зерненого активированного угля в сигарете предпочтительно составляет от около 50 до около 250 мг. В предпочтительном варианте выполнения активированный уголь находится в форме сферических зерен для достижения желаемого сопротивления затяжке (RTD). Шарики могут обычно иметь средний диаметр от около 0,2 до около 1 мм, а предпочтительно - от 0,3 до 0,5 мм для достижения желаемогоRTD. В другом предпочтительном варианте выполнения единые тела активированного угля могут иметь цилиндрическую форму, а также различные другие формы, которые могут включать овальную или многоугольную формы поперечного сечения, листоподобную, сферическую формы, сотовую или другую единые (цельные) и подобные формы. Единые тела могут иметь различные размеры. Например, при использовании в сигаретном фильтре в виде единого тела активированный уголь может иметь дискообразную или цилиндрическую форму, и предпочтительно может иметь длину от около 2 до около 20 мм, а диаметр несколько меньше диаметра фильтра сигареты. Единое тело предпочтительно имеет заданное распределение размера пор и заданный размер, например длину или толщину, для обеспечения соответственно низкого значения RTD во время курения сигареты. В предпочтительном варианте выполнения единое тело ориентировано в сигаретном фильтре таким образом, чтобы тело располагалось вдоль длины сигареты. При такой ориентации активированного угля увеличивается длина канала в активированном угле, через который проходит основной поток дыма, благодаря чему дым контактирует с увеличенной общей площадью поверхности пор активированного угля. При использовании единого тела дискообразной формы впуск и выпуск дискообразного тела (т.е. его противоположные основные поверхности) предпочтительно ориентированы перпендикулярно продольной оси сигареты. В предпочтительном варианте выполнения уголь находится в форме волокон, имеющих диаметр от около 10 до около 25 мкм, и длину от около 100 до около 1000 мкм, предпочтительно от около 100 до около 500 мкм. Волокна могут быть смешаны с волокнистым материалом, введенным в бумагу, или могут быть в форме заглушки. В предпочтительном варианте активированный уголь может быть введен в фильтр сигареты различными способами, включая, например, введение с различными материалами, например бумагой, волокнами и другими материалами, и/или активированный уголь может быть введен в пространство и/или-2 013393 полость. Например, углесодержащая бумага может быть вставлена в полую часть сигаретного фильтра. Бумагу предпочтительно вводят в форме рулонного материала, например крепированную бумагу, фильтровальную бумагу или бумагу для прикрепления. Однако можно также использовать и другие подходящие материалы, например органические или неорганические материалы, совместимые с сигаретами. Активированный уголь можно изготавливать путем выработки подходящего углеродсодержащего материала или углеобразующего предшественника. Например, активированный уголь можно вырабатывать из сферического угля или из натуральных или синтетических органических материалов. В другом предпочтительном варианте выполнения активированный уголь можно изготавливать путем использования изотропных волокон, полученных из подходящего изотропного предшественника смолы. Производство таких угольных волокон описано, например, в патенте США 6030698, который включен в настоящую заявку в его полном объеме путем ссылки. Можно также использовать и другие типы угольных волокон, например волокна, полученные из каменноугольной смолы, вискозы или тяжелых масел. Подходящие угольные волокна могут быть коммерчески приобретены у компании Ashland Petroleum Company(США, шт. Кентукки, г. Ашленд) и у компании Anshan (Восточноазиатская компания по производству углеродных изделий, Китай г. Аншан). Углеродистые материалы подвергают процессу активации для изготовления активированного угля,обладающего желаемой пористой структурой. Пористые угольные материалы подвергают активации для модификации их существующей пористой структуры посредством формирования дополнительных пор и изменения существующего распределения размеров пор. На стадии активации используют любую подходящую кислородсодержащую окружающую среду,например пар, углекислый газ, кислород или раствор гидроксида калия, при повышенной температуре,например от около 400 до около 900 С. Окружающая среда может также содержать и другие газы, например азот. Эти газы взаимодействуют с углем, в результате чего получают желаемую пористую угольную структуру. Кислород и азот можно также химически прикреплять к поверхности угля для улучшения избирательности фильтрации газов, основанной на химической сорбции, т.е. образовании ковалентной связи. В предпочтительном варианте выполнения углеродистый материал активируют до желаемого уровня выжигания. Под выжиганием понимают потерю массы (т.е. потеря массы = первоначальная масса окончательная масса) угля, происходящую во время процесса активирования. Во время активирования выжигание предпочтительно регулируют для того, чтобы регулировать размер пор и площадь поверхности пор активированного угля. Площадь поверхности активированного угля согласно теории БрунауэраЭммета-Теллера предпочтительно составляет от около 1000 до около 3000 м 2/г. Обработанные бикарбонатом натрия волокна вводят в сигаретный фильтр для удаления выбранных компонентов, которые остаются в основном потоке дыма после того, как дым прошел через активированный уголь. Например, установлено, что соединения серы и кислотные соединения, которые могут находиться в основном потоке дыма, могут неэффективно удаляться активированным углем и, следовательно, оставаться в основном потоке дыма после прохождения через активированный уголь. Дополнительно установлено, что с помощью волокна, обработанного бикарбонатом натрия, можно удалять такие компоненты основного потока дыма, особенно, когда волокно расположено по потоку после активированного угля в сигаретном фильтре. Нанесением бикарбоната натрия на волокно может быть увеличена площадь поверхности бикарбоната натрия, с которой может контактировать в сигарете основной поток дыма. Волокно, на которое наносят бикарбонат натрия, может быть изготовлено из любого подходящего материала. Например, волокно может быть из материалов, включающих (но их массив не ограничен данным перечнем) ленту из целлюлозного волокна, ацетата целлюлозы, моноцеллюлозы, моноацетата, пропилена, полиэфира, полисульфона или полипропилена (например, полипропиленовое микропористое волокно Triad компанииHoneywell International Inc., (США, шт. Нью-Джерси, г. Морристаун. Полимерные волокна предпочтительно содержат микропоры. Волокно можно вводить в фильтр в любой подходящей форме. Например, волокно может быть в форме непрерывного пучка, настила, или волокно может быть в виде отрезков желаемой длины, например от около 0,5 до около 5 мм. Волокно предпочтительно имеет диаметр от около 1 до около 100 мкм,более предпочтительно от около 30 до около 60 мкм. Количество бикарбоната натрия на обработанном волокне в фильтре предпочтительно должно быть достаточным для эффективного противодействия, по меньшей мере частичного, неполноте вкуса, вызываемой активированным углем у американских курильщиков. Кроме того, количество бикарбоната натрия, нанесенного на обработанное волокно, предпочтительно должно быть достаточным для удаления желаемого количества выбранных компонентов, например соединений серы (например, сероводорода и/или сернистого карбонила) и кислотных соединений. Предпочтительно количество бикарбоната натрия, нанесенного на волокно, в сигаретном фильтре составляет от около 5 до около 100 мг, более предпочтительно от 5 до 30 мг и даже более предпочтительно от 5 до 15 мг. Авторы считают (не желая связывать данное утверждение с какой-либо теорией), что активированный уголь в сигаретном фильтре обладает пониженной избирательностью (пониженным сродством) в области серосодержащих компонен-3 013393 тов основного потока дыма, в результате чего активированный уголь вызывает относительное изменение(увеличение) количества (доли) соединений серы в фильтруемом дыме, и это приводит к изменению факторов, которые содействуют неполноте вкуса, вызываемой активированным углем у американских курильщиков. Таким образом, авторы считают, что посредством введения бикарбоната натрия в фильтр по потоку после активированного угля может быть уменьшено относительное количество соединений серы в табачном дыме и, таким образом, можно сделать дым более приемлемым для курильщиков. В предпочтительном варианте выполнения сигаретный фильтр содержит (необязательно) ароматизирующую секцию (высвобождающую аромат). Дым захватывает ароматизатор в ароматизирующей секции, в результате чего изменяются его индивидуальные характеристики, воспринимаемые органолептически. В предпочтительном варианте выполнения ароматизирующую секцию располагают по потоку после волокна, обработанного бикарбонатом натрия. В этом варианте выполнения ароматизатор высвобождается во время прохода основного потока дыма через ароматизирующую секцию, в результате чего изменяются индивидуальные характеристики основного потока дыма. В других предпочтительных вариантах выполнения ароматизатор может быть расположен в одном или более различных местах фильтра и/или табачного стержня. Например, ароматизирующая секция может быть расположена между активированным углем и волокном, обработанным бикарбонатом натрия,и/или в табачном стержне. Произвольный ароматизатор, вводимый в сигаретный фильтр, предпочтительно является по меньшей мере одним из веществ: ментолом и мятой. Количество ароматизатора предпочтительно должно быть достаточным для обеспечения желаемого количества ароматизатора в основном потоке дыма, проходящего через ароматизирующую секцию во время курения сигареты, чтобы обеспечивать желаемый аромат дыма. Например, в предпочтительном варианте выполнения ароматизирующая секция может содержать от около 5 до около 50 мг ароматизатора, например ментола. В предпочтительном варианте выполнения ароматизатор вводят в ароматизирующую секцию в форме, при которой предпочтительно минимизируют высвобождение и миграцию ароматизатора в сигарете до курения, например, в условиях окружающей среды, и предпочтительно минимизируют деактивацию активированного угля и волокна, обработанного бикарбонатом натрия, ароматизатором. Следовательно, ароматизатором предпочтительно улучшают индивидуальные характеристики сигареты, не ухудшая при этом способность сорбента к удалению компонентов газовой фазы из основного потока дыма. Например, ароматизатор можно капсулировать и вводить в форме добавки, высвобождающей ароматизатор, как это описано в опубликованной заявке США 2004/0129280 (заявитель), поданной 30 октября 2003 г., включенной в настоящую заявку в полном объеме путем ссылки. Добавки, высвобождающие ароматизатор, могут быть в форме сферических частиц, пленок и соединенных включений, и добавки,высвобождающие ароматизатор, могут его высвобождать при различных минимальных температурах. Соответственно, в предпочтительном варианте одну или более добавок, высвобождающих ароматизатор,располагают в одном или более мест в сигарете, в которых во время курения достигается, по меньшей мере, минимальная температура высвобождения ароматизатора. Примерный вариант выполнения способа изготовления фильтра включает введение активированного угля и волокна, обработанного бикарбонатом натрия, в сигаретный фильтр и/или табачный стержень. В предпочтительном варианте выполнения ароматизатор также вводят в фильтр. Для введения активированного угля, волокна, обработанного бикарбонатом натрия, и ароматизатора в сигареты можно использовать любой обычный или модифицированный способ изготовления сигаретных фильтров. Варианты выполнения способов изготовления сигарет включают расположение бумаги для прикрепления вокруг табачной палочки и прикрепление сигаретного фильтра к табачному стержню для формирования сигареты. Сигаретный фильтр содержит активированный уголь и волокно, обработанное бикарбонатом натрия. В предпочтительном варианте выполнения фильтр также содержит ароматизатор. Примеры подходящих типов табачных материалов включают табаки, подвергнутые дымовой сушке, сортов Burley, Maryland или Oriental, редкие или специальные табаки и их смеси. Табачный материал может поставляться в форме табачной пластины; обработанных табачных материалов, например подвергнутых объемному расширению, или вспученных табаков, обработанных средних жилок табачных листьев,например резаных и свернутых или резаных и вспученных средних жилок табачных листьев,восстановленных табачных материалов или их смесей. Могут быть также использованы заменители табака. В производстве сигарет табак обычно используют в форме резаной табачной начинки, т.е. в форме скрошенного табака или табачных жгутов, разрезанных по ширине в диапазоне от около 2,5 мм (1/10 дюйм) до около 1,2 мм (1/20 дюйм) или даже 0,6 мм (1/40 дюйм). Длины жгутов составляют от около 6 мм (0,25 дюйм) до около 75 мм (3,0 дюйм). Сигареты могут дополнительно содержать один или более ароматизаторов или других добавок (например, горючих добавок, агентов для модификации горения,красителей, связующих и т.д.). Получаемые в результате сигареты могут быть изготовлены с любыми желаемыми характеристиками при использовании стандартных или модифицированных технологий и оборудования для изготовления сигарет. Длина сигарет может быть в диапазоне от около 50 до около 120 мм.-4 013393 Другие предпочтительные варианты выполнения относятся к способам обработки основного потока дыма в сигарете, описанным выше, которые включают выборочное удаление серосодержащих соединений и/или кислотных соединений из основного потока дыма посредством контакта основного потока дыма с волокном, обработанным бикарбонатом натрия. Сигарета может содержать ароматизатор, высвобождаемый в основной поток дыма. Курение сигареты означает нагревание или горение сигареты для образования дыма. В общем,курение сигареты включает поджигание одного конца сигареты и втягивание сигаретного дыма через мундштучный конец сигареты, тогда как табак, содержащийся в табачном стержне, подвергают горению. Однако сигарету можно также курить путем нагревания сигареты с использованием электрического нагревателя, как это описано, например, в любом из патентов США настоящего заявителя 6053176,5934289, 5591368 и 5322075, каждый из которых включен в настоящую заявку в полном объеме путем ссылки. Пример. Испытания проводили для демонстрации эффективности модифицированной сигареты, содержащей активированный уголь и обработанные бикарбонатом натрия волокна для удаления определенных компонентов газовой фазы из основного потока дыма. Контрольные сигареты изготавливали посредством введения в сигарету 180 мг активированного угля, полученного из скорлупы кокосового ореха. Сигареты модели 1 изготавливали путем растворения бикарбоната натрия (твердого) с получением 20% водного раствора и последующего нанесения раствора на ленту ацетатцеллюлозного жгута в виде заглушек, располагаемых смежно заглушке в мундштучном конце фильтра. Заглушки имели длину 9 мм. Удаляли избыточную жидкость из заглушек и обеспечивали возможность сушки заглушек при комнатной температуре в течение 24 ч в конвекционной камере. Масса заглушек увеличивалась приблизительно на 33-37 мг. Обработанные заглушки повторно вставляли в те же сигареты. Сигареты модели 2 изготавливали путем введения в фильтр 50 мг порошка бикарбоната натрия по потоку после 180 мг активированного угля. Стандартные сигареты 1R4F, сигареты-контроль и сигареты модели 1 и модели 2 испытывали согласно условиям стандарта FTC (FTC - Федеральная торговая комиссия США). Никаких значительных изменений не было обнаружено по сопротивлению затяжке (RTD) и коэффициенту разбавления у сигарет модели 1 и модели 2. В таблице показаны результаты испытаний при четвертой затяжке на содержание определенных компонентов дыма. Средние значения доставки у контрольных сигарет являются долей (в процентах) от общей доставки у сигарет 1R4F. Например, контрольные сигареты обеспечивали 42,6% доставку 1,2-аллена относительно сигарет 1R4F. Как показано в таблице, сигареты модели 2, содержавшие порошок бикарбоната натрия, не вызывали сколько-нибудь значительных изменений в выбранных компонентах в сравнении с контрольными сигаретами. В противоположность этому, состав дыма сигарет модели 1, содержавших обработанные бикарбонатом натрия волокна, существенно изменился в сравнении с контрольными сигаретами. Особенно существенно уменьшилось содержание различных компонентов дыма сигарет модели 1, особенно серосодержащих соединений, например сероводорода и сернистого карбонила. В результате эффективного удаления таких серосодержащих соединений из дыма индивидуальная характеристика дыма может быть улучшена.-5 013393 Хотя изобретение подробно описано со ссылкой на предпочтительные варианты его выполнения,для специалиста в данной области будут понятны различные изменения и эквиваленты, находящиеся в объеме изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Сигаретный фильтр, содержащий мундштучный конец; активированный уголь и обработанные бикарбонатом натрия волокна, расположенные между активированным углем и мундштучным концом. 2. Сигаретный фильтр по п.1, в котором обработанные бикарбонатом натрия волокна являются волокнами из целлюлозного жгута, ацетатцеллюлозного жгута, моноцеллюлозы, моноацетата, пропилена,полиэфира, полисульфона или полипропилена. 3. Сигаретный фильтр по п.1, в котором фильтр содержит от около 50 до около 250 мг активированного угля, а обработанные бикарбонатом натрия волокна содержат от около 5 до около 100 мг, предпочтительно от около 5 до около 30 мг, а более предпочтительно от около 5 до около 15 мг общего бикарбоната натрия. 4. Сигаретный фильтр по п.1, в котором активированный уголь находится в форме волокон, имеющих длину от около 100 до около 1000 мкм и диаметр от около 10 до около 25 мкм. 5. Сигарета, содержащая фильтр, по любому из пп.1-4.