Сигарета с фильтром - RU2113809C1

Чертежи

Описание

Изобретение касается сигарет с фильтром, выделяющих при курении меньше нежелательных веществ, вдыхаемых курильщиком, чем известные сигареты с фильтром.

При изготовлении табачной продукции давно стремятся максимально ограничить количество нежелательных веществ, попадающих в организм потребителя. Однако это стремление часто вступает в противоречие с потребительским качеством изделия, поскольку многие компоненты изделия, изначально присутствующие в табаке или образующиеся при сгорании, необходимы для получения привычного для потребителя аромата и вкуса изделия.

С помощью фильтра, удерживаемого во рту, снижают концентрацию нежелательных веществ во вдыхаемом потоке дыма из выкуриваемого изделия. Известно множество конструкций сигаретных фильтров и материалов для них. Наиболее широко используются волокнистые фильтрующие материалы на основе целлюлозы в различных формах, чаще всего это ацетатцеллюлозные волокна. Основное назначение волокнистных фильтрующих материалов - удаление части смол, присутствующих в виде аэрозоля во вдыхаемом дыме. Сигаретные фильтры также могут содержать различные добавки для улавливания газообразных компонентов дыма.

Специалистам известно много различных способов переработки активированного угля с целью модификации способности активированного угля улавливать газообразные вещества. Включение активированного угля в сигаретные фильтры позволяет улавливать как газообразные вещества, так и смолы в различной степени. Различные типы активированного угля оказывают влияние на вкус и аромат дыма в различной степени. Один только активированный уголь сложно использовать в качестве фильтрующего материала и его необходимо комбинировать с некоторыми другими материалами, предпочтительно волокнистыми материалами.

Сигаретный фильтр, содержащий активированный уголь или некоторые другие активные вещества, обычно изготавливают в форме многокомпонентного фильтра, в котором активное вещество распределено в той части фильтра, которая расположена непосредственно за табачным стержнем сигареты, или активное вещество может быть распределено в той части, которая расположена между двумя частями фильтра, содержащими волокнистый фильтрующий материал. Обе эти части используемые конструкции фильтров применимы для получения фильтра по изобретению.

Механизм действия фильтра принято считать следующим: частицы аэрозоля адсорбируются на поверхности волокнистого фильтрующего материала, и их компоненты затем адсорбируются самим волокнистым материалом. В противоположность этому функция активированного угля заключается главным образом в адсорбировании газообразных компонентов, присутствующих в дыме.

Количество нежелательных компонентов сигаретного дыма может быть предельно уменьшено путем использования дорогих сортов табака или путем использования специально обработанных сортов табака. В результате этого достигаются определенные по величине изменения количества частиц дыма, смол, но крайне мало изменяется содержание газообразных компонентов.

Близкий аналог сигареты с фильтром по изобретению известен, в частности, из патента Швейцарии N 526928, кл. A 24 C 5/48, 1972, описывающего курительное изделие, содержащее многокомпонентный фильтр, один компонент которого включает в себя активированный уголь, а другой - волокнистый фильтрующий материал на основе целлюлозы.

Известно, что в Европе с 1993 запрещены к продаже сигареты, выделяющие при курении более 15 мг смол, согласно стандартным методам анализа, например, по стандартам ISO 3308 и 4387. Большинство сигарет выделяет от 5 до 12 мг смол, и очень немногие выделяют всего 1 мг смол. Выделение смол ниже 5 мг на сигарету может быть достигнуто посредством использования дорогого, специально обработанного табака, однако понятно, что такие сигареты доступны по цене далеко не каждому потребителю. Другой путь заключается в дальнейшем повышении эффективности известных фильтров, например, таких, как в упомянутом патенте Швейцарии. Здесь однако возникает проблема ухудшения вкуса дыма, упомянутая во введении, а также проблема чрезмерного перепада давления на многокомпонентном фильтре, что затрудняет затяжку. По этим причинам сигареты с высокоэффективными фильтрами не очень нравятся курильщикам.

Авторами изобретения неожиданно было обнаружено, что обеспечение вентиляции многокомпонентного фильтра, установленного на сигарете, на уровне по меньшей мере 50% простым образом позволяет обеспечить снижение выделения смол до значений максимум 5 мг на сигарету. Достигаемое повышение эффективности фильтра можно объяснить тем, что при обеспечении высокого уровня вентиляции дым дольше находится в зоне фильтрующих материалов фильтра и проходит через фильтр более равномерно по его сечению. При увеличении уровня вентиляции до 80% выделение смол легко снизить еще больше, до менее 1 мг на сигарету. При этом не потребуется использовать дорогие табаки и фильтры, и стоимость сигарет будет соответственно ниже.

До сих пор никто не предполагал, что высокий уровень вентиляции фильтра может повысить его фильтрующую способность.

Фильтр по изобретению также способствует и достижению оптимального вкуса курительного изделия, поскольку известные методы повышения эффективности фильтров посредством усложнения их конструкции приводили, как правило к ухудшению вкуса и ослаблению аромата.

Предпочтительно, фильтр сигареты по изобретению содержит передний компонент, включающий в себя волокнистый фильтрующий материал на основе целлюлозы в смеси с активированным углем, и задний компонент, расположенный ближе к тому концу сигареты, который берут в рот, содержащий только волокнистый фильтрующий материал.

В другом варианте выполнения изобретения, фильтр содержит три компонента, причем передний компонент содержит только волокнистый фильтрующий материал, промежуточный компонент содержит только активированный уголь, а задний компонент содержит только волокнистый фильтрующий материал.

И в третьем варианте выполнения сигареты по изобретению, ее фильтр содержит три компонента, причем передний компонент содержит только волокнистый фильтрующий материал, промежуточный компонент содержит волокнистый фильтрующий материал в смеси с активированным углем, а задний компонент содержит только волокнистый фильтрующий материал.

Все компоненты изобретенного фильтра обычно имеют цилиндрическую форму и поверхность, практически идентичную поверхности стержня сигареты. Фильтр такого типа, имеющий конструкцию по изобретению, имеет уровень вентиляции по меньшей мере 50%. Измерение может производиться с использованием оборудования, обычного для табачной промышленности.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на три упомянутых варианта выполнения изобретения, схематически представленных на сопровождающих чертежах.

На фиг. 1-3 представлены продольные виды в разрезе фильтров сигарет в трех вариантах выполнения. Аналогичные детали фильтра обозначены одинаковыми позициями на всех фигурах.

На фиг. 1 представлена часть сигареты, которая содержит стержень курительного материала 1, обычно табака, который заключен в сгорающую гильзу 2. Расположенный у конца сигареты, которым ее берут в рот, фильтр содержит два компонента: 3 и 4. В представленном на фиг. 1 случае передний компонент 3 состоит из волокнистого фильтрующего материала 5 (он изображен зигзагообразными линиями) в смеси с частицами активированного угля 6, изображенного точками. Задний компонент 4 фильтра, ближайший к концу сигареты, которым ее берут в рот, содержит только волокнистый фильтрующий материал 7.

На фиг. 2 показан другой вариант выполнения изобретения, по которому фильтр состоит из трех компонентов 8, 9 и 10. В этом случае передний компонент 8 содержит волокнистый фильтрующий материал 7, а промежуточный компонент 9 фильтра содержит частицы активированного угля 6, но без волокнистого фильтрующего материала. Задний компонент 10, ближний к концу, которым сигарету берут в рот, содержит только волокнистый фильтрующий материал 7.

На фиг. 3 показан третий вариант, согласно которому фильтр состоит из трех компонентов 11, 12 и 13. В этом случае первый и задний компоненты 11 и 13 фильтра соответственно содержат только волокнистый материал, так же как и в варианте, показанном на фиг. 2. Промежуточный компонент 12 фильтра, в отличие от второго варианта, содержит смесь волокнистого фильтрующего материала 5 и частиц активированного угля 6, так же как компонент 3 фильтра в варианте, представленном на фиг. 1.

Компоненты фильтра в трех показанных вариантах выполнения имеют уровень вентиляции по меньшей мере на 50% в общем объеме. Этот уровень вентиляции может быть достигнут путем перфорации материалов, в которые завернут фильтр, или путем изготовления оболочек фильтра из пористых материалов. Принцип обеспечения такой вентиляции хорошо известен специалистам в этой области, и поэтому не показан на чертежах.

Выкуриваемым материалом предпочтительно является табак, который может быть переработан по современным стандартам в промышленных условиях. Небольшие количества ароматических, вкусовых, а также иных добавок может быть введено в табачное сырье в соответствии со стандартной практикой сигаретного производства. Табак может содержать специально обработанное табачное сырье (часть его или весь целиком), например, табак, подвергнутый объемному расширению, или модифицированный табак.

Сгорающая оболочка главным образом состоит из обычной папиросной бумаги. Она, однако, в другом варианте, может быть полностью или частично изготовлена из табачного материала, такого, например, как модифицированный табак. Оболочка может быть изготовлена с естественной пористой структурой или в ней может быть выполнена микроскопическая перфорация уже после изготовления самого материала. Сигареты с фильтром, имеющие оболочку из табачного материала, в некоторых странах классифицируются как "сигары" или "сигарки". Такие изделия, однако, также входят в объем настоящего изобретения.

Фильтр присоединяют к сгорающему материалу и оборачивают бумагой, которую изготавливают с естественной пористой структурой, или используют бумагу, один или более слоев которой имеет перфорацию или подвергнут перфорации либо при производстве бумаги, либо после присоединения фильтра к табачному стержню в процессе производства сигарет.

Эта пористая или перфорированная бумага, которой обернут фильтр, также обеспечивает требуемый уровень вентиляции при курении сигареты, и этот уровень вентиляции должен быть предпочтительно по меньшей мере 70% и может доходить до 80% и даже выше при измерении обычными способами с использованием хорошо известного в промышленности оборудования.

В предпочтительном варианте изобретения, выкуриваемый материал содержит табак. Сигарета по изобретению, при определении по стандартным методикам, выделяют не более около 5 мг смол при указанных выше уровнях вентиляции, а фильтр имеет один из вышеописанных трех вариантов многокомпонентных конструкций.

Фильтрующий материал на основе целлюлозы может содержать любой из ранее известных материалов, используемых для этих целей. Предпочтительно использовать крепированную бумагу, регенерированную целлюлозу или ацетатцеллюлозные волокна. Можно также использовать смесь различных фильтрующих материалов на основе целлюлозы.

Используемый активированный уголь может быть любого коммерчески доступного типа, и получен из растительного, минерального или животного исходного сырья. Уголь может быть подвергнут различной химической или физической обработке для модификации в различных направлениях, а также для улучшения его обычной или специфической адсорбционной способности. Уголь минерального происхождения, и особенно из каменного угля, обеспечивает, как установлено, особенно хорошие результаты.

Анализы показали, что количество газообразных компонентов дыма, многие из которых нежелательны, и которые вдыхаются курильщиком, резко снижается при использовании сигарет с фильтром, выполненным по изобретению, по сравнению с известными сигаретами с фильтром. Это снижение удивительно высоко в сравнении с ожидавшимся эффектом, прогнозировавшимся на основе имеющихся на настоящее время знаний в этой области. Использование описанных предпочтительных фильтров в сигаретах, при выкуривании которых образуется около 6 мг смол (от одной сигареты), и обладающих уровнем вентиляции порядка 50%, сокращает количество нежелательных компонентов в газообразной фазе приблизительно на 50% по сравнению с другими сигаретами, которые отличаются только тем, что описанный фильтр заменен ацетатцеллюлозным фильтром. С другой стороны, использование фильтра по изобретению предпочтительной конструкции, обладающего уровнем вентиляции около 80% и выделением смол около 1 мг на сигарету, позволяет сократить количество нежелательных компонентов в газообразной фазе на 78% по сравнению с сигаретами, которые имеют только ацетатный фильтр, идентичный во всех других отношениях.

Это сокращение при более высоком уровне вентиляции и вместе с тем меньшее выделение смол вообще удивительно. Очевидно, что специалист в этой области, ознакомившийся с действием изобретенного фильтра с сигаретой, обладающей меньшим уровнем вентиляции и большим выделением смол, ожидал бы сокращение летучих компонентов максимум на 50% при данном увеличении уровня вентиляции.

Главный поток дыма от сигареты с фильтром по изобретению был подвергнут сравнительным испытаниям на концентрацию нежелательных компонентов в газообразной фазе, а также на цитотоксичность. Результаты этих испытаний более подробно описаны ниже.

Испытываемые и контрольные сигареты содержали один и тот же табак, выделяющий смолы в количестве около 1 мг на сигарету, никотина - около 0,2 мг и CO - около 1 мг. Замеры производили по стандартным методикам.

Вновь созданный сигаретный фильтр состоял из двух компонентов, один из которых содержал смесь ацетатцеллюлозных волокон и активированного угля, полученного из минерального угля, а второй - из одних ацетатцеллюлозных волокон, причем второй компонент был расположен на конце сигареты, которым ее берут в рот. Фильтры контрольных сигарет содержали только обычные ацетатцеллюлозные волокна. Уровень вентиляции как вновь созданных, так и контрольных сигарет составлял около 80%.

1. Химический анализ газовой фазы.

Концентрация ряда компонентов в газовой фазе, принадлежащих к различным функциональным группам, были определены количественно с помощью газового хроматографа с высокой разрешающей способностью обычным способом. Уменьшение концентрации компонентов в газовой фазе у вновь созданных сигарет приведено в процентах в табл. 1 по отношению к аналогичным показателям контрольных сигарет.

2. Испытания на цитотоксичность.

Цитотоксичность определяли известным способом путем измерения способности сигаретного дыма подавлять способность одиночной легочной клетки V79 китайского хомяка образовывать колонии (Дженсен Д. совместно с Килби Г.Д., Легетор М. , Николс У. и Ремель С. (редакторы) "Руководство по проведению испытаний на мутагенез", Элсвьер Сайнс Паблишерс Б-и В-и, г Амстердам (1984 г. ), стр. 269 - 290).

Цитотоксичность проверяли на свежих (не конденсированных) составляющих газовой фазы и на свежем дыме в целом. Результаты испытаний выражены в IC-50%, т. е. в количестве выдохов (затяжек) сигаретного дыма, сокращающих количество колоний клеток на 50% по сравнению с необработанной контрольной группой. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что цитотоксичность газовой фазы, полученной от контрольных сигарет, была почти в три раза выше, чем токсичность газовой фазы от сигарет по изобретению, а цитотоксичность дыма в целом от контрольных сигарет была почти в два раза выше цитотоксичности дыма в целом от сигарет по изобретению.

В общем, было таким образом показано, что сигаретные фильтры, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, демонстрируют существенное снижение концентрации нежелательных компонентов в газовой фазе и заметно меньшую цитотоксичность газовой фазы и дыма в целом по сравнению с контрольной группой сигарет, которые отличаются только видом используемого фильтра. Вновь созданные сигареты с фильтром, таким образом, являются значительным техническим достижением с точки зрения существующего уровня техники в данной области.

Достигаемый изобретением эффект является неожиданным для специалиста, так как снижение концентрации нежелательных компонентов в газовой фазе оказалось значительно более высоким, чем то, которое было получено при сравнении сигаретных фильтров, обладавших более низким уровнем вентиляции и более высоким уровнем выделения смол, как было проиллюстрировано выше. Что касается более разбавленной газовой фазы, полученной в результате повышения уровня вентиляции, то скорее можно было бы ожидать ухудшения, а не улучшения снижения концентрации нежелательных компонентов. Этот неожиданный эффект получен при испытании сигарет с фильтром, выполненных в соответствии с настоящим изобретением.

Хотя изобретение описано со ссылкой на конкретные примеры выполнения с фильтром, следует понимать, что изобретение не ограничивается только этими вариантами, но охватывает все возможные варианты и модификации, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Использование: в сигаретах с фильтром, выделяющих при курении меньше нежелательных веществ, вдыхаемых курильщиком. Сущность изобретения: сигарета с фильтром содержит стержень курительного материала, заключенный в сгораемую обертку, а также фильтр, присоединенный к одному концу этого стержня, причем фильтр является многокомпонентным и включает в себя компонент, содержащий активированный уголь, и по меньшей мере один компонент, который содержит волокнистый фильтрующий материал на основе целлюлозы. Согласно изобретению фильтр, установленный на сигарете, имеет уровень вентиляции по меньшей мере 50%, а сигарета с этим фильтром выделяет не более 5 мг смол согласно стандартной методике анализа дыма. 7 з.п.ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Формула