制造用于烟草制品中的脆性胶囊的方法

专利名称：制造用于烟草制品中的脆性胶囊的方法
技术领域：
本发明涉及脆性胶囊及其制备方法，以及加入该胶囊的烟草制品，例如吸烟用品 和无烟的烟草制品。
背景技术：
香烟烟雾的感官品质可以通过在烟草制品中施用添加剂和/或通过在烟草制 品的各种组分(例如吸烟用品或无烟的烟草制品如鼻烟袋)中加入矫味材料的方式增 强。各种改进香烟的感官品质的方法建议使用过滤元件作为媒介用于向那些吸烟用品 的主流烟雾添加气味。例如，美国专利申请公开2002/0166563(Jupe等)提出在香烟过 滤嘴中放置吸附剂和矫味剂释放材料。美国专利申请公开2002/0020420(Xue等)提出 在过滤嘴中放置含小粒径吸附剂的纤维。美国专利4，941，486 (Dube等)和美国专利 4, 862, 905 (Green, Jr.等)提出在香烟过滤嘴中放置含矫味剂的颗粒。在以下专利中提出 加入矫味剂的香烟过滤嘴的其他代表类型美国专利3，972，335 (Tiggelbeck等)；美国专 利 4，082，098 (Owens, Jr.)；美国专利 4，281，671 (Byrne)；美国专利 4，729，391 (Woods 等) 和美国专利5，012，829 (Thesing等)。矫味材料可以不同。参见Borschke，Rec. Adv. Tob. Sci.,19, p. 47-70,1993 ；Leffingwell 等，Tobacco Flavoring for Smoking Products, R. J. Reynolds Tobacco Company (1972)。例如，一种类型的矫味材料是薄荷醇。在另一个实例中，一些吸烟用品具有在其过滤元件中的胶囊，胶囊破裂后其 内含物释放到过滤元件，以在吸烟用品熄灭后对过滤元件除臭。例如，参见美国专 利 3，339，558 (Waterbury)；美国专利 3，366，121 (Carty)；美国专利 3，390，686 (Irby， Jr.等)；美国专禾Ij 3，428，049 (Leake)；美国专利3，547，130 (Harlow等)；美国专利 3，575，1809 (Carty)；美国专利 3，602，231 (Dock)；美国专利 3，625，228 (Dock)；美国专 利 3, 635, 226 (Horsewell 等)；美国专利 3,685, 521 (Dock)；美国专利 3, 916, 914 (Brooks 等)；美国专利3，991，773 (Walker)；美国专利4，889，144 (Tateno等)和美国专利 7, 115, 085 (Deal)；美国专利申请公开 2OOVOO98O33 (MacAdam 等)；2004/0261807 (Dube 等)和 2007/0068540 (Thomas 等)；以及 PCT WO 03/009711 (Kim) ；2007 年 6 月 11 日提交 的美国专利申请序列号11/760，983 (Stokes等)。在胶囊破裂后矫味剂释放材料可释放到 过滤元件，以改变从过滤元件通过的主流烟雾的特性。例如，一些香烟者可能需要吸烟用 品，该用品能够根据吸烟者的直觉需要选择提供各种不同气味。这类吸烟用品的气味可根 据吸烟者此时对特定气味的需要进行选择，或者根据吸烟体验期间改变气味的要求进行选 择。例如，在吸烟体验期间改变气味可能使吸烟者停止使用含有呼吸清新矫味剂例如薄荷 醇或荷兰薄荷的吸烟用品。因此，希望通过压碎在过滤嘴中包含矫味材料的胶囊，由吸烟者 自行决定，提供能够产生独特、不同的愉悦感官体验的吸烟用品。此外，一些吸烟者可能还希望吸烟用品能够在结束吸烟体验后选择性释放脱臭 剂。使用这类试剂以保证吸烟后的用品的保留部分在吸烟者结束吸烟后产生愉悦的香气。 因此，希望通过压碎在过滤嘴中包含除臭剂的胶囊，特别由吸烟者自行决定，提供能够释放 除臭剂的吸烟用品。
4
在另一个实例中，一些吸烟者希望吸烟用品能够选择性润湿、冷却或者改变 该吸烟用品产生的主流烟雾的特性。参见例如美国专利7，240，678(CrOOks等)，美国 专利 7，237，558 (Clark 等)，美国专利 7，115，085 (Deal)，美国专利 5，240，015 (Rosen 等)，美国专利5，041，422 (Narula等)，美国专利5，021，184 (Gillaspey等)，美国专利 4，956，481 (Gillaspey等)。但是，因为一些用于和烟雾相互作用的试剂是挥发性的，具有 随时间挥发的倾向，这些试剂对吸烟用品的性能的影响可能要求在接近吸烟体验开始时引 入这些试剂。因此，希望提供一种由吸烟者自行决定，例如通过压碎在过滤嘴中包含除臭剂 的胶囊，选择性润湿、平滑或冷却传送给吸烟者的烟雾的吸烟用品。还希望提供无烟的烟草制品，该制品具有选择性改变递送给使用者的气味的能 力。在以下专利中描述了各种无烟的烟草制品的实例于2006年8月1日提交的美国 专利申请序列号11/461，633 (Mua等)和2007年7月23日提交的美国专利申请公开 11/781，666 (Mua等)；美国专利申请公开2007/0186941 (Holton Jr.等)，这些文献通过参 考结合于本文。例如，Holton Jr.等揭示在鼻烟袋中使用含矫味剂的呼吸清新胶囊。可以采用各种方法使用各种材料制造结合在烟草制品中的胶囊。例如，可以使用 藻酸盐制造可加入吸烟用品的胶囊。例如，参见以下专利美国专利7，249，605 (MacAdam 等)，7，240，678 (Crooks 等)，7，237，558 (Clark 等)，6，631，722 (MacAdam 等)， 6，470，894 (Hersh 等)，5，727，571 (Meiring 等)和 5，303，720 (Banerjee 等)。藻酸盐可 源自褐海藻，广泛用于食品和药品工业。单价盐尤其是藻酸钠在全球有许多生产商大量 生产，并且相对价廉。藻酸盐胶囊通过以下方式商业化制备，在含多价离子的单一浴中 加入藻酸盐液滴并保持一段时间。在液滴周围形成凝胶膜，提供藻酸盐胶囊。使用简单 的离子浴制备藻酸盐胶囊的代表方法在以下专利中述及美国专利6，627，236 (Barbeau 等)，4，701，326(Nelsen 等),5, 139, 783 (Handjani 等),5, 093,130 (Fujii 等)， 4，780，987 (Nelsen等)和2，800，457 (Green等)，各专利的全文通过参考结合于本文。但 是，通常很难获得具有所需物理特性的胶囊，例如当需要胶囊能以脆性形式用于香烟过滤 嘴时。因此，需要改进的方法来制造具有所需物理特性的胶囊。发明概述在一个实施方式中，提供一种制备用于加入到烟草制品的脆性胶囊的方法。该方 法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴。包衣组合物包含在与多价离子接触 时能够胶凝的材料。该方法还包括将多个液滴引入第一水溶液，第一水溶液具有第一浓度 的第一多价离子，使得多个液滴的包衣组合物胶凝形成多个原始胶囊。该方法还包括将多 个原始胶囊引入第二水溶液，第二水溶液具有第二浓度的第二多价离子，其中，第二浓度高 于第一浓度，使得多个原始胶囊的包衣组合物硬化形成多个脆性胶囊。在第二实施方式中，提供另一种制备用于加入到烟草制品的脆性胶囊的方法。该 方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴。芯体组合物被包衣组合物包封。 该方法还包括将多个液滴引入第一水溶液，第一水溶液包含第一多价离子，其中，包衣组合 物在与第一水溶液中的第一多价离子接触时胶凝形成多个原始胶囊，第一多价离子继续扩 散到多个原始胶囊的包衣组合物中。该方法还包括将多个原始胶囊引入第二水溶液，第二 水溶液包含第二多价离子，其中，多个原始胶囊固化形成多个脆性胶囊。在另一个实施方式中，提供另一种制备能用于加入到烟草制品的含液体有效负荷的中空胶囊的方法。该方法包括形成液滴，所述液滴包含被壳组合物包围的液体有效负荷 芯体，该壳组合物包含非动物基的粘性成膜材料，以及将液滴引入第一水溶液，第一水溶液 包含选自铁和钙的第一多价离子，其浓度小于约1重量％，使液滴在第一水溶液中保持小 于约30分钟的时间。该方法还包括将液滴保持在第二水溶液中，第二水溶液包含选自铁和 钙的第二多价离子，其浓度大于约5重量％，并使液滴在第二水溶液中保持大于约6小时的 时间，以形成中空胶囊。附图简要描述

图1是脆性胶囊的一个实施方式的截面图。图2是香烟形式的吸烟用品的截面图，显示该吸烟用品的可点燃抽吸材料、包装 材料组分和含胶囊的过滤元件。发明详述在球形胶囊部分描述以下各实施方式。虽然球形胶囊是优选的插入物体，但是本 领域的技术人员应理解，根据本文揭示内容可以将具有相同或不同形状的其他物体插入香 烟过滤嘴中。因此，应理解，对胶囊的附图标记是说明性的，并不构成对本发明的限制。在 不同附图中同样的数字表示类似的部分。已经发现，使用单一离子浴制备脆性凝胶体胶囊的一个缺点是难以控制胶凝时 间、硬度以及胶囊外层的厚度。例如，当使用高浓度离子浴时，胶凝时间较短，但是胶囊趋向 于具有薄的外壳，因为在液滴胶凝期间在高浓度溶液中最初形成的外壳太厚，阻止离子浴 中的离子扩散进入液滴外层的内部。相反，当使用低浓度离子浴时，离子浴中的离子能够更 容易地扩散到液滴外壳的内部，但是胶凝时间较长，形成的胶囊不如高浓度容易中形成的 胶囊硬。本揭示内容的优选实施方式提供了一种采用两步法控制胶囊的胶凝时间、厚度和 硬度的方法。在一个实施方式中，提供一种制备用于加入到烟草制品的脆性胶囊的方法。该 方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴。包衣组合物包含在与多价离子接 触时能够胶凝的材料。该方法还包括将多个液滴引入第一水溶液，第一水溶液具有第一浓 度的第一多价离子，使得多个液滴的包衣组合物胶凝形成多个原始胶囊。该方法还包括将 多个原始胶囊引入第二水溶液，第二水溶液具有第二浓度的第二多价离子，其中，第二浓度 高于第一浓度，使得多个原始胶囊的包衣组合物固化形成多个脆性胶囊。如本文所用，术语“胶凝”表示由液体或粘性起始材料形成凝胶体产物，或者由凝 胶体产物形成硬化的产物。凝胶体产物和硬化产物可具有任何形状。胶凝可以在例如改变 温度或离子环境时发生。胶凝可能是因为起始材料之间的共价结合(例如交联)导致的。 或者，胶凝产物中的结合力可能是非共价的，例如氢键、离子相互作用、范德华相互作用等。
在上述方法中，可采用任何可利用的液滴形成方法形成多个液滴。在一个实例中， 提供共挤出方法形成多个液滴。较好地，芯体组合物通过中心孔挤出，包衣组合物通过包围 中心孔的中央环孔挤出，形成多个包含被包衣组合物包围的芯体组合物的液滴。 该方法中可以使用任何多价离子。合适的多价离子包括但不限于Fe、Ca、Zn、Ba、 Pb、Sr、Al、Cu、Mn和Cd离子。或者，该方法中可以使用无机多价离子。例如，当使用藻酸 盐作为包衣组合物时，可以使用各种离子形成原始胶囊，和硬化的脆性胶囊。较好地，该方 法中使用的离子是多价离子。藻酸盐的单价盐，例如藻酸钠和藻酸钾都是水溶性的，但是不溶于许多有机溶剂中。多价藻酸盐凝胶例如藻酸钙和藻酸铁不能溶解于大多数溶剂中。例 如，多价藻酸盐胶囊不溶于三乙酸甘油酯或者水。但是，在强碱性条件或者在Ca2+或Fe3+螯 合剂存在下它们能够溶解于水。较好地，第一多价离子和第二多价离子是铁离子或钙离子。第一多价离子和第二 多价离子可以相同或不同。在一个实例中，第二水溶液同时包含第一多价离子和第二多价 离子。第一多价离子的第一浓度小于约10重量％。较好地，第一浓度小于约5重量％离子。 更优选，第一浓度小于约3重量％。最优选，第一浓度小于约1重量％。在一个实例中，第 一浓度约为0.5重量％离子。多个液滴在第一溶液中优选保持小于约1小时。更优选，液 滴在第一溶液中保持小于约30分钟的时间，最优选保持小于约20分钟。在一个实例中，液 滴在第一溶液中保持小于约10分钟的时间。在一个实例中，该方法中第二多价离子的第二浓度大于约5重量％离子。更优选， 第二浓度大于约15重量％。在另一个实例中，第二浓度大于约30重量％离子。多个原始 胶囊在第二溶液中优选保持大于约1小时。更优选，原始胶囊在第二溶液中保持大于约2 小时，最优选大于约3小时。在一个实例中，原始胶囊在第二溶液中保持大于约6小时。较好地，当多个液滴在第一水溶液中时，第一多价离子继续扩散到多个原始胶囊 的包衣组合物中。较好地，多个液滴快速胶凝足以使形成的原始胶囊不会相互粘附。较好地，包衣组合物包含非动物基的成膜材料。在一个实例中，非动物基的成膜材 料包含与多价离子反应的羧基。更优选，非动物基的成膜材料是藻酸盐、淀粉、经化学处理 的淀粉或果胶。可以采用能提高非动物基的成膜材料中羧基数量的任何化学处理方法。最 优选，非动物基的成膜材料是藻酸盐。藻酸盐是热稳定的冷固化胶凝剂。在钙离子或其他 二价离子存在下，藻酸盐在远低于明胶的浓度下胶凝。这种藻酸盐凝胶体可进行热处理而 不会发生融化，但是它们最终降解。藻酸盐还与多价离子如Fe3+和Al3+反应，与藻酸钙凝胶 体相比形成硬质脆性凝胶体。可以使用任何类型的藻酸盐。在一个实例中，藻酸盐是包含 两种单体单元的线型共聚物，所述单体单元为D-甘露糖醛酸和L-古洛糖醛酸。藻酸盐共 聚物包括含基本是特定的一种单体或另一种单体的嵌段，通称为M-嵌段或G-嵌段。M-嵌 段或G-嵌段交替存在于藻酸盐共聚物中。高G-嵌段含量的藻酸盐产生具有良好热稳定性 的强度较高的易碎凝胶体。具有高M-嵌段含量的藻酸盐产生强度较低但弹性更高的凝胶 体。较好地，脆性胶囊的硬化包衣组合物基本不溶于水和三乙酸甘油酯中。在一个实 例中，脆性胶囊的包衣组合物充分硬化，使得在压碎时有听得见的声音。在一个实例中，采 用上述方法制备的脆性胶囊的抗碎强度约为100-2，000克，优选约为150-1，500克，更优选 约为250-1，000克。较好地，脆性胶囊在接触相对湿度约为90%的气氛至少5分钟后能保 持至少250克的抗碎强度。胶囊的尺寸可以例如通过控制包衣组合物和芯体组合物的挤出速度，或者通过调 节两种组合物的粘度来控制。在一个实例中，脆性胶囊具有大致球形，直径约为6. 0-7. 0毫 米。在另一个实施方式中，提供一种制备用于加入到烟草制品的脆性胶囊的方法。该 方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴。芯体组合物被包衣组合物包封。 该方法还包括将多个液滴引入第一水溶液，第一水溶液包含第一多价离子。包衣组合物在与第一水溶液中的第一多价离子接触时胶凝形成多个原始胶囊，第一多价离子继续扩散到 多个原始胶囊的包衣组合物中。该方法还包括将多个原始胶囊引入第二水溶液，第二水溶 液包含第二多价离子，其中，多个原始胶囊硬化形成多个脆性胶囊。如上所述，可以采用任何合适的方法形成多个液滴。在一个实例中，多个液滴通过 共挤出芯体组合物和包衣组合物形成。可以通过芯体组合物和包衣组合物共挤出的速度比 来控制液滴的尺寸。共挤出时包衣组合物的粘度约为100-10，000厘泊，优选约200-5，000 厘泊。在又一个实施方式中，提供一种制备能用于加入到烟草制品的含液体有效负荷的 中空胶囊的方法。该方法包括形成液滴，所述液滴包含被壳组合物包围的液体有效负荷的 芯体，该壳组合物包含非动物基的粘性成膜材料。该方法还包括将液滴引入第一水溶液，第 一水溶液包含选自铁和钙的第一多价离子，其浓度小于约1重量％，使液滴在第一水溶液 中保持小于约30分钟的时间。该方法还包括将液滴保持在第二水溶液中，第二水溶液包含 选自铁和钙的第二多价离子，其浓度大于约5重量％，并使液滴在第二水溶液中保持大于 约6小时的时间，以形成中空胶囊。在一个实例中，向第一溶液中加入足够量的其他多价离子，提高第一水溶液的粘 度，以形成第二水溶液。在一个实例中，所述其他多价离子包括第一多价离子，第一多价离 子与第二多价离子相同。在另一个实例中，所述其他多价离子包括第二多价离子，第一多价 离子不同于第二多价离子。第二水溶液同时包含第一多价离子和第二多价离子。至少一部 分胶凝到液滴中的第一多价离子被更高浓度的第二多价离子替代。在另一个实例中，从第 一水溶液中取出液滴，然后引入第二水溶液。第一多价离子和第二多价离子可以相同或不 同。较好地，液滴在足够高浓度的第二水溶液中保持足够长的时间，使得中空胶囊的 外壳的抗碎强度约为100-2,000克，优选为150-1，500克，更优选为250-1，000克。在上述方法中，可采用任何合适的方法，例如空气干燥、中空干燥和加热的方式进 一步干燥胶囊。但是应避免过度干燥，以防止胶囊脱水和变形。在存储期间，将胶囊密封在 容器中，或者储存在适当湿度的环境中，以避免胶囊可能发生收缩。较好地，硬化后的包衣 组合物形成湿气阻挡层。可以采用新颖的两步胶囊制备方法来制备胶囊，例如藻酸盐胶囊，它们是大致球 形、光滑和均勻的。在一个实例中，胶囊基本没有微凹、凸起等。在另一个实例中，胶囊具有 光洁的外表面，干燥后基本上没有流动剂、粉末或松散材料。由壳和包封的芯体组合物(例 如矫味材料)形成的胶囊是硬质脆性的，在压碎时发出听得见的声音。胶囊在约90%相对 湿度环境中保持其硬质脆性特性。在一个实例中，脆性胶囊在接触相对湿度约为90%的气 氛至少5分钟周期后保持至少约250克的抗碎强度。任选地，在藻酸盐胶囊例如藻酸铁胶 囊的包衣组合物中加入润湿剂，例如甘油和丙二醇，以防止胶囊的水损失。基于藻酸盐的胶囊的外观为深棕色或深蓝色。例如，虽然纯的藻酸盐凝胶体是无 色的，由商业可得的藻酸钠胶凝获得的藻酸钙胶囊为浅棕色，原因是藻酸钠是从褐海藻提 取的。因为Fe3+离子的颜色，藻酸铁胶囊是棕色或深棕色。胶囊的颜色还可以通过在藻酸 盐胶囊中添加无毒性的颜料来改变。藻酸盐胶囊的物理性质可以通过调节胶囊的M-嵌段 与G-嵌段的比值、水含量、Ca2+和Fe3+的浓度以及藻酸盐含量来控制。
可以采用上述新颖方法来制备各种脆性胶囊。代表类型的胶囊是食品中使用 的类型，可以“Momints”从YE企业(Yosha ！ Enterprises, Inc.)商业获得，以及以 "Ice Breakers Liquid Ice” 从美国 HC 公司(Hershey Company, USA)获得。代表类型 的胶囊还可以加入口香糖中，例如由美国CA公司(Cadbury Adams USA)以“Cinnaburst” 商品名销售的香口胶。代表类型的胶囊和其组分也在以下专利中述及美国专利 3, 339, 558 (Waterbury) ；3, 390, 686 (Irby, Jr.等)；3，685，521 (Dock) ；3, 916, 914 (Brooks 等)；4, 889, 144 (Tateno 等)；6，631，722 (MacAdam 等)；和 7，115，085 (Deal)；美国专 利申请公开 2004/0261807 (Dube 等)；2006/0272663 (Dube 等)；2006/01330961(Luan 等)；2006/0144412(Mishra 等)；2007/0012327 (Karles 等)和 2007/0068540(Thomas 等)；于2007年6月11日提交的美国专利申请序列号ll/760，983(Stokes等)；PCT W003/009711 (Kim) ；PCT W02006/136197 (Hartmann 等)；PCT WO 2006/136199 (Mane 等)； PCT WO 2007/010407 和 PCT WO 2007/060543，以及由 R. J.雷诺兹烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)按商品名 “Camel Lights withMenthol Boost” 销售的过滤香烟，这些 文献通过参考结合于本文。还可参见在以下专利中提出的胶囊类型和其组分美国专利 5，223，185 (Takei 等)；5，387，093(Takei) ；5，882，680(Suzuki 等)；6，719，933(Nakamura 等)禾口 6，949，256 (Fonkwe 等)；美国专利申请公开 2004/0224020 (Schoenhard)； 2005/0123601 (Mane 等)；2005/0196437 (Bednarz 等)和 2005/0249676 (Scott 等)；这些文 献通过参考结合于本文。胶囊可以着色，有光滑或粗糙的表面，具有刚性或易弯曲的壳，有 脆性或耐久的壳，或具备其他所需的特性。在一个实例中，包含各种矫味组分(矫味剂)作为有效负荷或芯体组合物的脆 性胶囊可以采用新颖的两步方法制备，并加入烟草制品中。如本文所用，术语“矫味剂” 和“矫味组分”指能提供集中释放感官效应例如味道、口感、湿感、冷感/热感、和/或香 气的物质，例如液体或固体。矫味材料例如薄荷醇与非水溶性溶剂混合，将其包封在壳内 形成胶囊。矫味材料范围可以从纯有机材料到香精油，到矫味化学品的混合物。矫味剂 可以是天然或合成的，由其提供的这些气味的特征可描述为但不限于清新、甘甜、草药、糖 果、花卉、水果或辛香。矫味剂的特定类型包括但不限于香草、咖啡、巧克力/可可豆、奶 油、薄荷、荷兰薄荷、薄荷醇、胡椒薄荷、鹿蹄草、桉树、熏衣草属、小豆蔻、肉豆蔻、肉桂、丁 香、加斯加利刺、檀木、蜂蜜、茉莉、姜、茴香、鼠尾草、甘草、柠檬、橙、苹果、桃子、石灰、樱桃、 草莓和它们的任意组合。还可以参见Leffingwell等，吸烟产品的烟草矫味剂(Tobacco flavoring for SmokingProducts), R. J. Reynolds Tobacco Company (1972),其全文参 考结合与本文。矫味剂还可包含被认为是润湿、冷却或平滑剂的组分，例如桉树。这些矫 味剂可以纯形式(即单独一种)或以组合物形式提供(如，荷兰薄荷和薄荷醇，或橙和肉 桂)。代表类型的组分在以下专利中提出美国专利5，387，416 (White等)；美国专利申请 公开 2005/0244521 (Strickland 等)和 2007/0186941 (Holton Jr.等)；PCT 申请公开 WO 05/041699 (Quinter等)，这些文献都通过参考结合于本文。任选的，胶囊中包含的矫味剂可包含其他组合物。例如，一些芯体组合物和胶囊 的有效负荷包括载体材料(即，基质材料)和分散在其中的矫味剂，以便控制矫味剂的递 送。例如，用于制备基本不溶于水的矫味性粒料、线料或小球的材料和组分的代表类型在从 以下公司获得的香烟过滤嘴中发现Camel DarkMint，Camel Mandarin Mint, Camel Spice
9Crema,Camel Izmir Stinger,CamelSpice Twist,Camel Mandalay Lime and Camel Aegean Spice by R. J. ReynoldsTobacco Company。胶囊优选经成形、分级，并具有利于舒适方便使用的质地。更优选，胶囊中的有效 负荷并不包括直接从植物获取的粒料、细尖、棒、坚果或其他类似固体，例如与食物相关的 固体，它们不能控制集中释放矫味剂。其他物体构形可以与中空胶囊组合使用。任选的，可 采用矫味剂的不同形式的组合来传送不同矫味剂的组合或相同的矫味剂。可以调节各矫味 剂的形式以提供矫味组分的不同释放特性，例如快速释放、延迟释放、缓释，或它们的组合。每个胶囊的尺寸和重量可根据赋予烟草制品的所需性质而改变。优选的胶囊一般 为球形。但是，合适的胶囊可具有其他类型的形状，例如一般的直线形、长方形、椭圆形或卵 形。示例的小球形胶囊的直径至少约为1. 5毫米，一般至少约为2毫米，常至少约为2. 5毫 米，至少约为3毫米。示例的较大球形胶囊的直径小于约7毫米，一般小于约6毫米，常小 于约5毫米。较好地，胶囊的直径约为3. 5毫米。示例的较小单个胶囊重量至少约为5毫 克，经常至少约为15毫克，至少约为25毫克。示例的较大单个胶囊的重量小于约75毫克， 一般小于约65毫克，常小于约55毫克。通过施加压力有目的地将胶囊压碎，以释放矫味组分。矫味组分这样释放可能改 变或增强了产品的气味，以及延长使用者享用该产品的时间。将胶囊加入吸烟用品的方法可以改变。例如，可以采用在以下专利中揭 示的方法将胶囊加入吸烟用品2007年3月29日公开的共同拥有的美国专利公开 2007/0068540 (Thomas 等)和 2007 年 8 月 16 日公开的美国专利公开 2007/0186941 (Holton 等)，以及2007年6月11日调节的美国专利申请序列号ll/760，983(Stokes等)，这些文 献通过参考结合于本文。较好地，在每个吸烟用品中加入至少一个胶囊。例如，在每个吸烟用品中加入单一 的胶囊。或者，在每个吸烟用品中包含多个胶囊。例如，在每个吸烟用品中包含2个或更多 个胶囊，每个吸烟用品中胶囊的数量是根据诸多因素选择的，所述因素包括吸烟用品的尺 寸、胶囊尺寸、要求的口感、要求的感官效应(如，口味、冷却/加热)等。需要时，可在产品 内加入不同尺寸和/或不同类型的胶囊(如，不同壳材料、不同壳性质如形状或硬度和/或 不同的胶囊所含组分)。这样，可以将不同胶囊加入产品中，提供所需性质(如，口感、气味、 其他感官效应)和/或在使用该产品期间在不同时间提供包封的组分的释放。例如，第一 矫味组分可以通过压碎第一胶囊释放，而在第二胶囊中的第二矫味组分直到在稍后时间将 第二胶囊压碎时才释放。参见图1，代表性胶囊50 —般是球形。这种胶囊具有包围内部有效负荷64的外壳 60。外壳60最优选以紧密密封有效负荷64的方式将有效负荷64包封。胶囊的形状可以 改变，但是胶囊最优选为球形。最优选，胶囊具有高圆化度，具有一致的物理指标(如，一致 的尺寸，一致的重量和一致的配方)以提高利用自动化设备制造加入这些胶囊的香烟的能 力，并生产具有一致品质的香烟。采用本文所述的新颖方法制造的合适胶囊包括但不限于 具有中等链长甘油三酯和矫味剂的包封混合物的胶囊。胶囊外壳或表面60优选由一定刚性的固体材料构成，在制造时和吸烟者选择破 裂胶囊时间之间，所述刚性固体材料具有不发生渗漏、融化、碎裂或丧失其整体性的倾向。 较好地，胶囊外表面或壁60是连续密封的单片材料，以降低胶囊有效负荷泄漏的可能性。
10优选的胶囊外表面60具有足够高的脆性，当被吸烟者挤压时容易破裂，但又没有高到在制 造、包装、运输和使用包含该胶囊的香烟期间过早破裂的程度。即，使过滤元件内的胶囊破 裂所需的压力宜足够低，使得吸烟者能够用手指将其破裂，但是该压力不能低至在制造、包 装、货运和抽吸香烟期间导致香烟意外破裂的程度。而且，胶囊的外表面优选由不会与有效 负荷的组分、香烟烟丝、过滤元件的组分或者香烟产生的主流烟雾发生有害反应或者对所 述组分产生不利影响的材料构成。胶囊有效负荷64的形式可以变化；通常有效负荷为液体、凝胶或固体形式(如结 晶材料或干粉)。有效负荷64可加入有助于矫味或者发出主流香烟烟雾的组分。或者，有 效负荷可以是对吸烟者的呼吸清新剂，用于烟蒂的除臭剂，用于香烟烟雾的润湿或冷却剂， 或能够改变香烟特性的组合物。有效负荷64最优选为液体形式。这种有效负荷能加入独立于主流烟雾用于被吸 烟者吸入的芳香材料，或者在被吸烟者吸入时夹带在主流烟雾内的材料。优选的液体有效 负荷具有在过滤元件的整个过滤材料上渗出或通过毛细作用带走(在一些情况，至烟丝 条)的能力，因此能够与被吸烟者吸入的烟雾混合。在优选的实施方式中，胶囊50具有非动物基的成膜材料构成的外表面60和内部 有效负荷，该负荷加入了能改变从过滤元件通过的主流烟雾的特性的试剂。通常，外壳60 主要由非动物基的成膜材料组成，通常包含至少约80重量％的非动物基的成膜材料，优选 主要由非动物基的成膜材料组成。非动物基的成膜材料优选是食品级。可以使用宽范围的 各种非动物基的成膜材料。在一个实例中，非动物基的成膜材料包含与多价离子反应的羧 基。更优选，非动物基的成膜材料是藻酸盐、淀粉、经化学处理的淀粉或果胶。可以采用能 够增加非动物基的成膜材料中羧基数量的任何化学处理方法。最优选，非动物基的成膜材 料是藻酸盐。用于构成胶囊外壳的非动物基的成膜材料的类型能够使胶囊具有与三乙酸甘 油酯(常用于香烟过滤嘴制造的增塑剂)或1，2_丙二醇(常用的香烟罩壳组分)接触相 对长时间而不会发生不希望的相互作用(如其中的明胶溶解)的能力。胶囊可以着色为棕 色，或者其他深色，有助于在自动化生产过程中的检测。在优选的实施方式中，有效负荷是矫味剂和稀释剂或载体的混合物。优选的稀释 剂是甘油三酯，例如中等链长的甘油三酯，更优选是中等链长的甘油三酯的食品级混合物。 参见，例如Radzuan等，Porim Bulletin, 39, 33-38 (1999)。有效负荷的矫味剂可以是天然或 合成的，矫味剂的特征可描述为但不限于清新、甘甜、草药、糖果、花卉、水果或辛香。矫味 剂的特定类型包括但不限于香草、咖啡、巧克力/可可豆、奶油、薄荷、荷兰薄荷、薄荷醇、 胡椒薄荷、鹿蹄草、桉树、熏衣草属、小豆蔻、肉豆蔻、肉桂、丁香、加斯加利刺、檀木、蜂蜜、茉 莉、姜、茴香、鼠尾草、甘草、柠檬、橙、苹果、桃子、石灰、樱桃、草莓。还可参见LefTingwill 等，Tobacco Flavoring for Smoking Products, R. J.Reynolds Tobacco Company(1972)0 矫味剂还可以包括被认为是润湿、冷却或平滑剂的组分，例如桉树。这些矫味剂可以纯形式 (即单独一种)或以复合物形式提供(如，荷兰薄荷和薄荷醇，或橙和肉桂)。复合矫味剂 可以以混合物组合在单一胶囊中，或者作为过滤元件中多个胶囊的组分提供。胶囊内的矫味剂和稀释剂量可能变化。例如，可以改变选择的矫味剂和稀释剂的 相对量以及这两种的混合物的总量，以向吸烟者提供不同的感官体验。在一些情况，可以完 全取消稀释剂，则全部有效负荷由矫味剂组成。或者，有效负荷可以几乎全部由稀释剂组
11成，只含有很少量的相对有效的矫味剂。在使用直径约3. 5毫米的胶囊的一个实施方式中， 液体有效负荷(如矫味剂和稀释剂)的重量优选约为15-25毫克，更优选在约20-22毫克 范围。以有效负荷的总重量为基准，矫味剂和稀释剂混合物的优选组成为约5-25%矫味剂， 更优选约10-15%矫味剂，余量为稀释剂。与有效负荷重量相比，胶囊壁的重量可以变化。较好地，以胶囊总重量为基准，胶 囊壁约为5-50%，更优选在约10-30%范围。对直径约3. 5毫米的代表性胶囊，胶囊壁的重 量约为2-4毫克，有效负荷重量约为16-21毫克。有效负荷的体积通常占胶囊总体积(即， 包括壁和有效负荷)的约50-90%，优选约为70-90%，更优选约为80-90%。使用合适的测力装置，例如由耐德克集团的西玛帕分公司(Shimpo Instruments, a division of the Nidec Group)制造的Shimpo FGV IOX型，测定在将胶囊插入过滤元 件之前破裂胶囊所需的力。当使用适当装置例如Shimpo装置进行测量时，胶囊独特的抗碎 强度优选在约100-2000范围，更优选在约150-1500范围，最优选在约250-1000范围(由 Shimpo装置提供的单位为克)。采用本发明的新颖方法制造的其他胶囊和胶囊组分是在以下专利中述及的类型 美国专利 3，685，521 (Dock) ；3，916，914 (Brooks 等)和 4，889，144 (Tateno 等)；美国专利申 请2003/0098033 (MacAdam等)；PCT WO 03/009711 (Kim)；这些文献通过参考结合于本文。参见图2，所示为吸烟用品10，例如香烟，具有吸烟用品的特定代表性组分。香烟 10包括包含在约束包裹材料20内一个载荷或一卷可点燃抽吸的填料16构成的一般为圆柱 形的棒15。该棒15通常称作“烟丝条”。烟丝条的端部敞开接触可点燃抽吸的填料。所示 香烟10具有一个施用于包裹材料20的任选的带25 (如，包含成膜材料的印刷的包衣，成膜 材料例如是淀粉、乙基纤维素或藻酸钠盐)，该带按与香烟纵轴垂直的方向缠绕香烟棒。即， 该带提供了相对于香烟纵轴的横向区域。可将该带印刷在所示包装材料的内表面(即，朝 向可点燃抽吸的过滤材料)，或者较少选择，印刷在包装材料的外表面。虽然香烟可具有带 一个任选带的包装材料，但是香烟也可以具有带任选多个间隔的带的包装材料，带数量可 为2个、3个或更多个。在烟丝条15的一端是点火端28，另一端放置过滤元件30。过滤元件30位置邻 近烟丝条15的一端，使过滤元件和烟丝条按照端对端的关系轴向对齐，优选相互邻接。过 滤元件30—般可具有圆柱形，其直径基本上等于烟丝条的直径。过滤元件的端部允许空 气和烟雾从中通过。过滤元件30包括过滤材料40 (如，用三乙酸甘油酯增塑剂浸渍的 乙酸纤维素)，沿其纵向延伸表面缠绕覆盖的滤嘴包裹材料(circumscribing plug wrap material) 45。即，过滤元件30沿其外周或轴向周边被一层滤嘴包裹材料45，每端敞开接触 过滤材料40。在过滤元件30中设置至少一个胶囊50。每个过滤元件中胶囊的数量最优选是预 定数量，可以是1、2、3或更多个。最优选，各过滤元件包含单一的胶囊。较好地，将胶囊设 置在过滤元件的过滤材料40内，特别是朝向过滤元件的中央区域。最优选，过滤材料40的 特性是将胶囊50保护或固定在过滤元件30内。各胶囊50包含有效负荷，有效负荷加入了 用于改变吸入通过过滤元件的主流烟雾某些特性的化合物(如，矫味剂)。即，按吸烟者的 意愿将中空胶囊50的壳破裂，以释放胶囊的有效负荷。优选的胶囊能够在使用者的控制下 释放。例如，优选的含液体有效负荷的脆性中空胶囊能对抗有效负荷释放，直到吸烟者有目的地施加足以破裂中空胶囊的作用力时释放。通常，过滤材料例如乙酸纤维素纤束一般是 这类包含有效负荷的液体材料的吸收剂，因此，释放的有效负荷组分能够在整个过滤元件 中通过毛细管作用被浸吸(或者发生移动或转移)。使用滤嘴包被材料(tipping material) 58 (如，基本不透气的滤嘴纸)将过滤元 件30连接于烟丝条，该材料约束过滤元件30的整个长度和烟丝条15的相邻区域。使用适 当的粘合剂，将滤嘴包被材料58的内表面固定在滤嘴包裹材料45的外表面和烟丝条的包 裹材料20的外表面；因此，过滤元件和烟丝条相互连接。将过滤元件30与烟丝条15连接 的滤嘴包被材料58上印刷有标记(未示出)。通风的或空气稀释的吸烟用品上可具有任选 的空气稀释装置，如一系列穿孔62，每个穿孔延伸穿透滤嘴包被材料和滤嘴包裹材料。该胶囊还可用于无烟烟草制品(在此未示出)。例如，可采用与美国专利公开 2007/0186941 (Holton Jr.等)中所述类似的方式，将胶囊加入无烟的鼻烟袋中。根据胶囊 的尺寸，在一个鼻烟袋内可加入一个或多个脆性胶囊。可改进胶囊的硬度，例如，提供适当 的脆性性质，即为使用者可接受的，可用牙齿或者大概在颊与齿龈之间压碎胶囊的脆性性 质。
实施例将600毫克藻酸钠缓慢加入20毫升去离子水中，同时进行搅拌。将固体藻酸钠溶 解于水后，搅拌下加入0.2毫升甘油，提供米色溶液。从专门设计的类似注射器的装置(有 两个泵来挤出两种不同溶液)将藻酸钠溶液和大豆油(薄荷醇的不溶于水的类似物)滴加 到约0. 5% Fe(NO3)3溶液中，同时温和搅拌。约30分钟后，将在Fe (NO3)3溶液中形成的原 始胶囊转移到约15% Fe (NO3)3溶液中使原始胶囊硬化约12小时。大多数原始胶囊沉降 到溶液底部。然后，通过将硬化胶囊在薄纸上吸干并在室温风干约1小时的方式进行干燥。 将胶囊密封以避免可能发生收缩。两个泵分别以不同速率V1和V2，将藻酸钠的甘油溶液和大豆油挤出。藻酸钠的甘 油溶液的挤出速率越快(较高义值)，包封在胶囊中的大豆油越少。类似地，大豆油的挤出 速率越快(较高V2值)，包封在胶囊中的大豆油越多。可选择适当的比值，以获得 所需的壳/矫味剂比。此外，液滴从挤出装置下降至硝酸铁溶液的距离必须足够大，以使液 滴有足够的时间形成基本的球形液滴。例如，采用大于约30厘米的距离。当球形液滴接触该溶液中的Fe3+离子时，几乎立刻形成藻酸铁凝胶体。但是，如果 液滴接触高浓度Fe3+离子，例如大于10重量％的铁溶液，在液滴表面的胶凝显著阻止Fe3+ 扩散进入液滴的内部。因此，必须使用较低Fe3+浓度的溶液首先形成相对软的原始凝胶体。 原始凝胶体然后在高Fe3+浓度的溶液中硬化形成胶囊。该装置开孔的直径和藻酸钠溶液的粘度影响形成的胶囊的直径。当采用较大装置 开孔和较高粘度的藻酸钠溶液时，产生较大的胶囊，反之亦然。此外，如果在包衣组合物中 使用较多藻酸铁和较少水，形成的胶囊具有较高的抗碎强度，反之亦然。甘油的作用是将水 保持在胶囊内。因此，当使用较多甘油时，形成的胶囊趋向于较低的抗碎强度。制备的胶囊外观为球形、光滑、均勻，呈棕色。胶囊直径约为3. 4毫米，抗碎强度约 为900克。当胶凝破裂时，大豆油扩散到放置在胶囊下面的纸上。根据胶囊压碎之前和之 后的重量，大豆油占胶囊的80重量％以上。
属于本发明的领域的技术人员在知悉前面描述中的内容后能理解本发明的许多 修改和实施方式；本领域的技术人员应理解在不偏离本发明范围或精神下可以对本发明进 行变动和修改。因此，应理解，本发明不限于揭示的具体实施方式
和意图包含在权利要求书 范围之内的修改和实施方式。虽然在此使用具体的术语，但是这些术语仅用于一般描述性 目的，不构成限制。
权利要求
一种制备用于加入到烟草制品的脆性胶囊的方法，该方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴，所述包衣组合物包含在与多价离子接触时能够胶凝的材料；将所述多个液滴引入第一水溶液，所述第一水溶液具有第一浓度的第一多价离子，使得所述多个液滴的所述包衣组合物胶凝形成多个原始胶囊；和将所述多个原始胶囊引入第二水溶液，所述第二水溶液具有第二浓度的第二多价离子，其中，所述第二浓度高于所述第一浓度，使得所述多个原始胶囊的包衣组合物硬化形成多个脆性胶囊。
2.如权利要求1所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，形成多个液滴的步骤包括 将芯体组合物通过中心孔和将包衣组合物通过包围中心孔的中央环孔共挤出，形成多个包 含被包衣组合物包围的芯体组合物的液滴。
3.如权利要求1或2所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述第一多价离子和第 二多价离子各自独立地选自下组Fe、Ca、Zn、Ba、Al、Cu和Mn离子。
4.如权利要求3所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述第一多价离子和第二 多价离子各自独立地选自铁和钙离子。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述第一多价 离子和第二多价离子包括相同的离子。
6.如权利要求1-5中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述第一多价 离子的第一浓度小于约1%。
7.如权利要求1-6中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述第二多价 离子的第二浓度大于约5%。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，当所述多个液 滴在第一水溶液中时，所述第一多价离子继续扩散到多个原始胶囊的包衣组合物中。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述材料包括 非动物基的成膜材料。
10.如权利要求9所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述非动物基的成膜材料 选自下组藻酸盐、淀粉、经化学处理的淀粉和果胶。
11.如权利要求1-10中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊的硬化的包衣组合物在水中基本上不溶解。
12.如权利要求1-11中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊的硬化的包衣组合物在甘油三乙酸酯中基本上不溶。
13.如权利要求1-12中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊的包衣组合物充分硬化，使得压碎破裂时发出听得见的声音。
14.如权利要求1-13中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊在相对湿度约为90%的气氛暴露至少5分钟后保持的抗碎强度至少为250克。
15.如权利要求1-14中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊的抗碎强度约为250-1，000克。
16.如权利要求1-15中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述脆性胶 囊大致为球形，直径约为6. 0-7. 0毫米。
17.一种制备用于加入到烟草制品中的脆性胶囊的方法，该方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴，所述芯体组合物被所述包衣组合物包封；将所述多个液滴引入第一水溶液，所述第一水溶液包含第一多价离子，其中，所述包衣 组合物在与所述第一水溶液中的所述第一多价离子接触时胶凝形成多个原始胶囊，所述第 一多价离子继续扩散到所述多个原始胶囊的所述包衣组合物中；和将所述多个原始胶囊引入第二水溶液，所述第二水溶液包含第二多价离子，其中，所述 多个原始胶囊固化形成多个脆性胶囊。
18.如权利要求17所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，形成多个液滴的步骤包 括共挤出芯体组合物和包衣组合物，液滴的尺寸通过芯体组合物和包衣组合物的共挤出速 度比来控制。
19.如权利要求17或18所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，形成多个液滴 的步骤包括将芯体组合物和包衣组合物共挤出，在共挤出期间包衣组合物的粘度约为 200-5, 000 厘泊。
20.如权利要求17-19中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，该方法还包 括干燥所述多个脆性胶囊。
21.如权利要求17-20中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，硬化的包衣 组合物形成水分阻挡层。
22.如权利要求17-21中任一项所述的制备脆性胶囊的方法，其特征在于，所述包衣组 合物包含选自下组的非动物基的成膜材料藻酸盐、淀粉、经化学处理的淀粉和果胶。
23.一种制备用于加入到烟草制品的含液体有效负荷的中空胶囊的方法，该方法包括形成液滴，所述液滴包含被壳组合物包围的液体有效负荷芯体，该壳组合物包含非动 物基的粘性成膜材料；将所述液滴引入第一水溶液，所述第一水溶液包含选自铁和钙的第一多价离子，其浓 度小于约1重量％，并使所述液滴在所述第一水溶液中保持小于约30分钟的时间；将所述液滴保持在第二水溶液中，所述第二水溶液包含选自铁和钙的第二多价离子， 其浓度大于约5重量％，并使所述液滴在所述第二水溶液中保持大于约6小时的时间，以形 成中空胶囊。
24.如权利要求23所述的制备中空胶囊的方法，其特征在于，该方法还包括向所述第 一水溶液中添加足够量的额外多价离子，提高所述第一水溶液的浓度，以形成所述第二水 溶液。
25.如权利要求23所述的制备中空胶囊的方法，其特征在于，该方法还包括从所述第 一水溶液中取出所述液滴，然后将所述液滴引入所述第二水溶液。
26.如权利要求23-25中任一项所述的制备中空胶囊的方法，其特征在于，所述液滴 在足够高浓度的所述第二水溶液中保持足够长的时间，使中空胶囊的壳的抗碎强度约为 250-1，000 克。
全文摘要
提供一种制备用于加入到烟草制品(10)的脆性胶囊(50)的方法，所述烟草制品例如是吸烟用品和无烟的烟草制品。该方法包括形成多个包含芯体组合物和包衣组合物的液滴。包衣组合物包含在与多价离子接触时能够胶凝的材料。该方法还包括将多个液滴引入第一水溶液，第一水溶液具有第一浓度的第一多价离子，使得多个液滴的包衣组合物胶凝形成多个原始胶囊。该方法还包括将多个原始胶囊引入第二水溶液，第二水溶液具有第二浓度的第二多价离子，其中，第二浓度高于第一浓度，使得多个原始胶囊的包衣组合物硬化形成多个脆性胶囊(50)。
文档编号B01J13/02GK101925403SQ200880125601
公开日2010年12月22日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者张文辉 申请人:R.J.雷诺兹烟草公司