专利名称:用于烟制品的填充改性剂的制作方法
本发明涉及烟制品填充改性剂的用途，这些烟制品最好能产生类似烟草烟制品的烟雾，并且最好不要含有更多的微量不完全燃烧物或高温热解产物。更准确地说，本发明涉及掺和在这些烟制品的烟雾发生器内的填充改性剂以便在吸烟期间调节烟雾效果去改善所产生的烟味，例如控制使用者所感觉到的涩口程度，如在嘴、鼻、喉中的刺激和影响。
象卷烟之类烟制品的专利已被提出多年，特别是在过去的20到30年间。例如见之于美国专利号4，079，742(授与Rainer等人);美国专利号4，284，089(授与Ray);美国专利号2，907，686(授与Siegel);美国专利号3，258，015和3，356，094(授与Ellis等人);美国专利号3，516，417(授与Moses);美国专利号3，943，941和4，044，777(授与Boyd等人);美国专利号4，286，604(授与Ehretsmann等人);美国专利号4，326，544(授与Hardwick等人);美国专利号4，340，072(授与Bolt等人);美国专利号4，391，285(授与Burnett);美国专利号4，474，191(授与Steiner);和欧洲专利申请号117，355(授与Hearn)。
就本发明人所知，前文所述的烟制品或烟草代用品没有一个曾获得商业上的成功并且没有一个曾被广泛销售，市场上没有这种烟制品出售被认为具有多种理由，包括产生的烟雾不够，成品从出厂开始和在整个使用期内味道不佳，由于烟形成物和或香料的受热变坏造成的不正味道并存在着大量的高温热解产物和侧流烟雾，并且外表又难看。
这样，任凭数十年的关心和努力，市场上还没有一种烟制品能提供象传统卷烟的优点和好处，能够不产生大量的不完全燃烧和高温热解产物。
1985年下半年，一系列外国专利被授予或注册，公开了一种具有传统卷烟优点和好处的新型烟制品，不会产生大量的不完全燃烧或高温热解产物。其中最早的一个专利是利比里亚专利号13985/3890，1985年9月13日颁发。此专利相当于后来公布的欧洲专利申请，公布号174，645，1986年3月19日公布。
为了致力于改进上述外国专利描述的烟制品所产生的烟味，为数众多的添加物包括Gibson等人描述的许多添加物，美国专利号3，878，850，受到了评估。实际上所有的这些添加物都有一个或更多个缺点。例如，许多这些添加物，特别是低分子量的添加物，往往会蒸发或移离烟制品。这些添加物在减少所产生烟雾的涩口方面，不起作用，特别是在烟制品要在货架上放一些时间。其他许多添加物都有一种令人不愉快的味道或气味。
本发明涉及烟制品的填充改性剂，更准确地说涉及利用这些填充改性剂的烟制品。尤其是本发明涉及了烟制品中这些填充改性剂如糖类乙酸酯、乙酰丙酸和糖类乙酰丙酸酯，最好是乙酰丙酸和/或葡糖五乙酸酯的用途。这些填充改性剂通过控制该烟制品所产生的烟雾涩度，例如减少对嘴、鼻、喉中的刺激和影响来调节烟雾的填充量，而不产生不良的副产物，例如醛、酮和一氧化碳。此外，减少填充改性剂的逸散会改善所使用的烟制品的贮藏寿命。根据本发明所使用的填充改性剂的最佳烟制品能产生大量的烟雾，成品从开始到整个吸用期间没有显著的烟雾形成剂的受热变坏和不存在大的高温热解或不完全的燃烧产物或侧流烟雾。还有，他们向使用者提供吸卷烟的感觉而不需要燃烧烟草。总的来说，根据本发明所使用的填充改性剂的烟制品包括(1)无烟草的释热元件，(2)物理分隔的烟雾发生器;(3)一烟雾传用不到30毫米长的释热元件，最好是碳质的连接一个含有一种或多种烟雾生成物料的物理分隔的烟雾发生器。这个烟雾发生器最好与释热元件有热交换关系。
总的来说，本发明所述的填充改性剂可被用于把烟雾传送到使用者口中的这类烟制品中的任何成份，包括一种或多种上面所述的这类烟制品成份。最好用在物理分隔的烟雾发生器中。
这里所使用的“无烟草释热元件”名词被限定于基本上含无烟草的易燃物料，例如碳。然而这类物料可能含有少量烟草、烟草萃取物或一个不燃烧不起化学作用的填充物。
这里所述的“烟雾”被限定于包括蒸汽、气和颗粒之类的一些看得见和看不见的东西，特别是指使用者所察觉到的象吸烟时“似烟”的组分，这些组分是烟雾发生器或烟制品中其他地方的物质通过释热元件产生热，并通过加热作用而发生。根据如此限定，“烟雾”还包括易挥发的香料和/或有药物学或生理学作用的各种加入剂，不管其是否产生可见的烟雾。
此处采用的“碳质”基本上指碳。
本发明的最佳烟制品将在附图中和在下述的本发明说明书中作详细描述。
图1是本发明最佳烟制品的纵向剖面图。
图1A示出一最佳释热元件点火端的通道构造形式。
根据本发明已发现使用填充改性剂，特别是指烟制品中尤其是该烟制品烟雾发生器中的糖类乙酸酯和糖类乙酰丙酸酯而且最好是乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯。通过降低由烟雾所产生的涩度以及对嘴、鼻和喉无刺激作用，有助于向使用者提供有吸卷烟的感觉。
虽然乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯是最佳的填充改性剂，其他物料也可用来达到本发明的目的。准确地说，其它一些糖类乙酸酯例如，蔗糖八乙酸酯和果糖五乙酸酯，也可用于实施本发明。类似地，懂行的人将会理解糖类乙酰丙酸酯也可以被利用。
在上述提到的欧洲专利局专利申请公开号174，645所描述的烟制品中，特别是使用了烟草或烟草萃取物的烟制品中，采用填充改性剂例如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯，特别能模仿普通卷烟产品的味道。
尽管并不希望为理论所束缚，但相信通过调节承载烟雾生成物料、调味品等基质的pH值，调节由烟制品产生出的烟雾或两者基质的pH值，在本发明的最佳烟制品中采用填充改性剂如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯可降低烟制品所产生的烟雾的涩度。此外，正如上面所注意到的，如此做还不会形成不良的副产物或不正常的味道。在本发明烟制品中采用填充改性剂所产生的烟雾中发现其pH值类似于普通卷烟所产生的烟雾的pH值。这种烟雾对使用者的嘴、鼻和喉的刺激更少，其味道更好。这样，这类烟制品的味道得到了改进，并且对使用者吸烟提供了舒服的感觉。
在一个最佳实施例中，本发明的填充改性剂被用于烟制品中烟雾发生器里，特别是用于起烟雾形成物载体作用的基质物料中。
用在烟雾发生器中的填充改性剂的量按基质的重量百分比可以有很宽的范围，取决于若干变量包括进入主流烟雾的尼古丁或其它香料的量，所使用的几种香料，即一些基本香料需要有一些填充改性剂附加量，使用的特殊填充改性剂以及是否在烟制品的一个或其他成份中使用填充改性剂。
为了把吸烟时产生烟雾的pH值范围调节到吸普通香烟时所产生烟雾的那个pH值，最好使用一定量的有功能作用的填充改性剂，即pH值的范围以4.0～7.5为好，pH值5.5～7.0，则更佳，喷烟超过8次，处于FTC吸烟条件(在2秒内喷烟35毫升，间隔5.8秒闷烧时间)。确定这类烟雾pH值的最佳方案在《烟草科学》1967年11期25～30页中由A.J.Sensabaugh和R.H.Cundiff进行了描述，在这里编入了专利申请文件的公开内容供参考。总的来说填充改性剂的量按含有烟雾形成物和/或香料剂的基质重量百分比范围可在约0.01～8.0之间，以在0.1～3.0之间为好，而最佳则在约0.4～2.5之间。
本发明的填充改性剂可以以各种方式与烟雾发生器相结合。例如，当烟雾发生器含有作为烟雾形成物载体的基质物料时，填充改性剂可与烟雾形成物相混合，作为微尘或粉末加入基质或者它可被溶解或弥散在H2O或Et OH里，然后通过喷淋、浸渍等施加到基质。其他把本发明的填充改性剂加入到烟雾发生器的方法，对能工巧匠是显而易见。
虽然并不较佳，填充改性剂也可用于烟制品的一个或多个其他成份中。所使用的量也应该使形成的主流烟雾能产生出接近普通卷烟烟雾的pH值。然而，为了降低不良副产物的产生，应避免填充改性剂与释热元件的渗合。
使用本发明的填充改性剂的最佳烟制品在下面的专利申请中得到了描述。
申请人: 专利申请号 申请日期Sensabaugh等人 650，604 1984.9.14Shannon等人 684，537 1984.12.21Sensabaugh等人 85111467.8 1985.9.11(欧洲专利局) (1986.3公开)这些专利申请文件的公开内容在此编入以供参考。
在1中描述了一种较好的卷烟型烟制品。图1描述了一卷烟型烟制品有一个小的碳质释热元件10，释热元件10带有几条贯通的通道11，最好约13条排列如图1A所示。正如上述专利申请文件中所描述，此释热元件由碳(来源于碳化纸)、羧甲基钠(SCMC)粘合剂、K2CO3和水的挤制混合物形成。
释热元件10的周边缘8由绝缘纤维16例如玻璃纤维的弹性外壳所包围。
覆套释热元件10的接口的一部分是一金属套12，内含一烟雾发生器。烟雾发生器里有着一种或多种形成烟雾物质的基质物料14，(例如多元醇如丙三醇或丙二醇)和填充改性剂如乙酰丙酸或葡糖五乙酸酯。
金属套12外接烟草套筒18。在金属套端口卷管的中心处构成二条狭缝通道20。
在烟草套筒18的端口是一烟嘴22包含一乙酸纤维素的环状段24和一轧制的非编织的稀松聚丙烯织物段26，通过这里，烟雾传到使用者口中。烟制品或其几个部分由一层或几层卷烟纸30-36重重包卷。
把前述实施例的烟制品点燃，释热元件燃烧产生热量用来挥发在烟雾发生器里的烟草香味作料和外加的一种或几种烟雾生成物。因为最佳的释热元件较短，故热的燃着的火苗端部总是按近烟雾发生器，烟雾发生器把传到该器的热传送量和结果产生的烟雾增加到最大，特别当使用了最佳热导元件之时。
由于释热元件尺寸不大和燃烧特性，释热元件通常在喷了几口烟之后实际上开始烧尽其暴露在外面的全部长度。这样，邻近烟雾发生器的释热元件部分很快变热，很明显地加速了把热传送到烟雾发生器，特别是在开始和中间阶段几次喷烟期间。由于最佳释热元件如此之短，如常见于以前的热烟雾制品，从来没有一长段不燃烧的燃料起着热沉作用。
由于在最佳实施例中烟雾生成物与释热元件物理分离，故烟雾生成物暴露在比燃烧燃料产生的温度低得多的情况下，因此将受热变坏的可能性降到最小。类似地，用来产生烟雾的低温很明显地由于使用了填充改性剂以减少了所产生烟雾的涩度和与之相关的不良副产物。
在本发明最佳实施例中，短的碳质释热元件，热导元件和绝热部件与烟雾发生器一起作用，提供了一实际上按每喷一口烟就能产生大量烟雾的系统。在几次喷烟之后，火苗尖端紧贴到烟雾发生器和绝热部件一起，导致了在喷烟时和喷烟之间较长时间的闷烟期间释放高热。
总的来说实施本发明用的可燃释热元件直径不比传统卷烟大(即小于或等于8毫米)，长度通常不到20毫米。释热元件以长度大约为15毫米或不到15毫米为有利，其长度大约为10毫米或更低一些为最佳。释热元件的直径以2-8毫米为合适，4-6毫米为最佳。在此所用的释热元件的密度其范围在0.7克/立方厘米～1.5克/立方厘米。大于0.85克/立方厘米左右的密度为最佳。
用于形成释热元件的最佳材料是碳。这些释热元件的碳含量最好至少为60%～70%，更为佳的是大约为80%或更高一些(重量百分比)。高碳含量的释热元件受到欢迎，因为它们产生极少量的高温热解物和不完全燃烧物，很少或没有可见的侧流烟，最少量的灰，而有高的热量。然而，较低碳含量的释热元件，例如含碳量为50%～60%(重量)，也属本发明的范围，特别是在使用少量烟草，烟草萃取物，或不燃烧、不起化学作用的填料的烟制品。
实施本发明所使用的烟雾发生器系与释热元件物理分隔。物理分隔是指基质，容器或装有烟雾生成材料的小盒与释热元件不相混合或部分不相混合。这样安排有助于减少或消除烟雾生成物质的受热变坏和存在侧流烟雾。尽管不是释热元件的一部分，但烟雾发生器最好应紧靠或被联接到或用其它方法接近释热元件。以便使释热元件和烟雾发生器处在传导热交换关系。最好装用一个热导元件例如金属箔来获得传导热交换关系。金属箔热导元件从释热元件的点燃端凹入能有效地把热量从燃烧着的释热元件传导或递送到烟雾发生器。
烟雾发生器最好不要与释热元件的点燃端分隔超过15毫米。烟雾发生器的长度可以在2～60毫米之间变动，以5～40毫米之间为佳，最佳则在20～35毫米之间。烟雾发生器的直径可约在2～8毫米之间变动，以3～6毫米之间为佳。
烟雾发生器最好包括一个或多个能携带一个或多个烟雾生成物的热稳定物料。在这里所使用的“热稳定”物料是一种能承受被控制的高温，例如，约从400℃～600℃左右，此温度实际上只存在于释热元件附近，无明显的分解或燃烧。这种物料的用途被认为有助于维持简单的烟雾的“烟”化学，如在最佳实施例中缺少埃姆斯检验活动性(Ames test activity)所证实的。尽管并非择优其它烟雾发生器例如热裂微型胶囊(heat rupturable microcapsules)或固体烟雾生成物，倘若它们能够释放足够的烟雾生成汽酷似烟草的烟雾都在本发明的范围之内。
可以用作烟雾生成物质载体或基质的热稳定物料已为懂行者们所熟知。有用的载体应该是多孔的，并且必须在被释热元件加热后能保留住烟雾生成物和释放潜在的烟雾生成汽。有用的热稳定物料包括吸附剂碳，例如多孔级碳，石墨，活性或非活性碳，和类似的物质例如可从联合碳化物公司(Union Carbide Corp.)处获得的PC-25和PG-60，以及可从卡尔庚公司(Calgon Corp.)获得的SGL碳。其他一些合适的材料包括无机颗粒，如陶瓷、玻璃、铝矾土、蛭石，粘土如膨润土，或其混合物。其中比较好的是碳和铝矾土基质。
一种特别有用的铝矾土基质是具有大的表面积(大约280平方米/克)，例如牌号为SMR-14-1896的铝矾土品位(由Davision Chemical Division of W.R.Grace & Co.生产)。这种铝矾土(在-14～+20美国目筛之间)最好在高温下烧结一小时，例如，在高于1000℃的温度点，最好在1400℃～1550℃温度范围内烧结一小时，然后在使用之前进行适当的洗涤和烘干。
已经发现，适用的颗粒基质也可以从碳、烟草或碳和烟草的混合物，通过机器经单步法制成密实的颗粒。这种机器由日本Fuji Paudal KK公司制造，并以“Marumerizer”的商品名称销售。这台设备在美国专利新版本号27，214中有描述。
本发明烟制品中所使用的烟雾生成物质必须靠释热元件的燃烧加热在烟雾发生器温度下形成烟雾。这种物质最好不是烟草，不是含水的烟雾形成物质，而是由碳、氢和氧所构成，但也可包括其它一些物料。这些物质可以是固体状的、半固体状的、或液体形态的。这些物质和/或物质的混合物的沸点或升华点可达到大约500℃。具有这些特性的物质包括多元醇如丙三醇、三甘醇、和丙二醇以及一元、二元或多元羧酸脂族酯如硬脂酸甲酯、十二双酸盐、二甲基十四双酸盐，以及其它一些物质。
较好的烟雾生成物质是多元醇或多元醇的混合物。更好的烟雾生成物从丙三醇，三甘醇和丙二醇中选出。
当基质物料作为一种载体时，烟雾生成物质可以通过任何众所周知的技术在基质表面或在基质内部弥散用一定的浓度足以透过或复盖基质物料。例如，烟雾生成物质可由纯质或稀溶液通过浸蘸、喷淋、蒸汽分解、或类似的技术被应用。固体烟雾生成组分可与基质物料相混合并且在形成最终基质之前被彻底均匀地搅散。
当烟雾生成物质的填装从载体到载体，从烟雾生成物到烟雾生成物变动时，液体烟雾生成物的量一般可以在大约20毫克～140毫克之间变动，最好在大约40～110毫克之间变动。基质上所承载的烟雾生成物应尽可能多地被传送到使用者口中作为微粒总净重(WTPM)。上述的被传送到使用者口中作为微粒总净重(WTPM)的基质上承载的烟雾生成物大致以2%(重量)为较好，15%为更好，而20%则为最佳。
烟雾发生器也可含有一个或多个易挥发性的香剂，例如，薄荷醇、香草醛、人造咖啡、烟草萃取物、尼古丁、咖啡因、液剂和其他一些可提供生成烟雾的香料剂。它也可包含一些其他的理想的易挥发固体或液体作料。另一个较佳的方法，是这些可供选择的物质可以放置在烟雾发生器和烟嘴之间，例如可放在分隔的基质里或小盒里或涂复在通向烟嘴的通道内，或放在所选择的烟草填料里。
一个更为择优的烟雾发生器由前述的铝矾土基质所构成，铝矾土基质含已经喷雾干燥的烟草萃取物、乙酰丙酸或葡糖五乙酸酯，一种或多种香剂，以及一烟雾生成物例如丙三醇。
可以从释热元件的下游也可使用本发明所述的填充改性剂的方法装填烟草。在这种情况下，热汽被掠过烟草去提取和从烟草中蒸馏易挥发的成份，而没有燃烧或显著的高温分解。因此，使用者吸入的烟雾含有天然烟草的香味和味道而不带有普通卷烟所产生的许多燃烧产物。
所述的烟制品可以用于或者可经改进用作递送药物的制品，用于递送易挥发的药理学或生理学的活性物料如麻黄素、间羟异丙肾上腺素或间羟叔丁肾上腺素之类。
本发明实际使用的最好的热传导元件是一种典型的金属管或金属箔片，例如深拔成形铝箔，厚度变动从低于0.01毫米到0.1毫米左右，或者更厚一些。该厚度和/或该传导材料可以改变(例如由联合碳化物公司生产的格雷箔(Grafoil))，以达到实际上所期望的热传导程度。
如图1实施例中所示，热传导元件最好与释热元件后部接触或套接，并且可以形成容器，容器内封装有形成烟雾的物质。最好热传导元件延伸到不超过释热元件长度的一半左右。更为可取地是热传导元件与释热元件后部套接或接触大约不超过5毫米，最好2～3毫米。这种择优凹入的元件并不影响释热元件的点火或燃烧特点。当释热元件烧耗到与传导元件的接触点后起一热沉作用，这些传导元件有助于熄灭释热元件。这些传导元件也并不从该烟品的发火部伸出，甚至在释热元件已经烧尽之后。
本发明实际使用的这种绝热元件最好是由一层或多层绝热材料组成一个弹性套筒，较好地是这种套筒至少约有0.5毫米的厚度，最好至少约有1毫米的厚度，并且最好厚度从大约1.5到2.0毫米。最好套筒延伸到超过释热元件长度的一半左右。更为可取地是套筒也实际上延伸到释热元件和烟雾发生器的金属套的全部外围。如图1实施例中所示，不同材料可以用于隔热该烟制品的二种元件。
按照本发明可以采用的绝热元件一般包括那些玻璃、铝矾土、硅石、玻璃材料、矿物棉、碳、硅、硼、有机聚合物、纤维素制成的无机或有机纤维，以及诸如此类的材料，包括这些材料的混合物。也可以采用如硅气凝胶、珍珠岩玻璃之类的非纤维绝热材料。最好的绝热元件是弹性的，有助于模拟普通卷烟的感觉。最好的绝缘材料一般在使用期间不燃烧。不管怎样，可以使用缓慢燃烧的材料和在加热期间熔化的特殊材料，例如低温级玻璃纤维。这些材料主要用作绝热套筒，将由燃烧着的释热元件所产生的大部分热量保留并引至烟雾发生器。由于绝热套筒，在与燃烧的释热元件相邻处一个有限的范围内变热，因此也可以将热量传至烟雾发生器。
当前最好的绝热纤维是陶瓷纤维，如玻璃纤维。二种最好的玻璃纤维是由美国俄亥俄州Owens-Corning of Toledo公司生产的试验材料，牌号为6432和6437。其他适用的玻璃纤维是由美国纽约州Manning Paper Company of Troy公司生产的，牌号为Manniglas 1000和1200。如有可能，玻璃纤维材料最好有一个低软化点，例如约在650℃以下。
一些市场上买得到的无机绝热纤维系用粘合剂配制，例如用聚乙烯乙酸酯(PVA)，在处理过程中起保持结构完整性的作用。这种粘合剂在加热时会发出一种刺鼻的气味，必须除掉，例如在使用前在大约650℃的空气中加热大约15分钟。如果需要，可以按重量约3%以下的果胶添加到纤维中去，以使绝热套筒具有机械强度而不发出刺鼻的气味。
在本发明大多数实施例中，释热元件和烟雾发生器将被接到烟嘴上，虽然烟嘴也可以分开供应，例如呈常规卷烟嘴形带有可随意使用的释热元件/烟雾发生器。烟嘴将汽化的烟雾形成物质引到使用者的口中。由于其长度约为35～50毫米，烟嘴也能将火苗尖上的热量与使用者的口和手指保持分开，并且在热烟到达使用者口中之前提供一些冷却作用。
就形成烟雾的物质而言，合适的烟嘴必须是惰性的，由于凝结或过滤作用而发生的烟雾损耗必须最小，并且必须能承受烟制品的其他元件界面处的高温。最好的烟嘴包括如图1所示的乙酸纤维素与聚丙烯稀松织物的组合物，该烟嘴已在授与Sensabaugh等人的欧洲专利公报174645上公布。
烟制品的整个长度或其任何部分都可以用卷烟纸重重包卷。释热元件后部用的纸最好在释热元件燃烧期间没有明火。另外，该纸必须有可控制发烟性能而且能产生一种灰色如同卷烟一般的灰烬。
在那些利用绝热套筒的实施例中，该纸从有套筒的释热元件开始燃烧，由于流向释热元件的空气流没有受到限制，因此取得了最大的热传导。无论如何，该纸可设计成当暴露在来自燃烧着的高温的释热元件下时能保持完全或部分完整。所述的纸提供机会以限制空气流向燃烧的释热元件，由此控制释热元件燃烧的温度和随后向烟雾发生器热传导。
为了降低释热元件的燃烧速度和温度，由此保持-CO/CO2的比值，将无孔或零孔纸处理成稍有疏松，例如其中具有多孔的不燃云母纸，可以用于外包装层。所述的纸控制了热释放，特别是当中间阶段喷烟时(即4～6次喷烟期间)。
为了使烟雾放出达到最大，可以从烟雾发生器到烟嘴使用无孔纸，否则烟雾会被径向(即外来的)通过烟制品的空气渗透所稀释。
在卷烟和/或纸技术中众所周知的纸和所述纸的混合物可用于不同功能效果。本发明所述烟制品中所使用的最好的纸包括RJRArcher′s 8-0560-36不沾唇纸，由美国北卡罗来纳州Ecusta of Pisgah Forest公司制造的Ecusta′s 646插入包卷和ECUSTA 01788，以及Kimberly-Clark′s P868-16-2和P878-63-5纸。
本发明所述最好的烟制品所产生的烟雾是化学单一成份，由基本上是空气、氧化碳、由一些所要求的味道或其他所要求的易挥发材料所生成的烟雾、水和微量其他物料之总和所组成。本发明所述最好的烟制品所产生的WTPM在埃姆斯检验(Ames test)测量时没有放射性致变物，即本发明所述最好的烟制品所产生的WTPM与在微生物检验标准中容易受到该产品影响的复原分子数相互之间没有重大特性。根据埃姆斯检验(Ames test)的建议，与大剂量有关的特性表明，在被检验的产品中存在致变物。参见Ames等人，Mut.Res.，31347-364(1975);Nagao等人，Mut.Res.，42335(1977)。
本发明最佳实施例的进一步优点是，在使用时所产生的灰烬与普通卷烟的灰烬相比，相对少一些。如最好的碳释热元件在燃烧时，基本上变为氧化碳，产生较少的灰烬，这样，在使用烟制品时不需要处理灰烬。
利用填充改性剂如乙酰丙酸和葡糖五乙酸酯的本发明所述的烟制品进一步用图说明下述实施例，以帮助理解本发明，但没有被解释作为其限制。于此中报道的除另行说明外均为重量百分比，所有温度用摄氏度表示，并未调整。在所有的事例中，烟制品直径约为7～8毫米，如同普通卷烟的直径。
实施例1类似图1的烟制品采用下列方法制作。
A.释热源的制备将由硬木制成并由田纳西州孟费斯橡树纤维素公司(Buckeye Cellulose Corp.，Memphis，TN)提供的大草原加拿大牛皮纸(Grand Prairie Canadian(GPC)Kraft Paper)(无滑石级)进行破碎，并且放入一台9英寸直径、9英寸深的不锈钢炉子内。用氮将炉腔充满，当炉温上升到200℃时保温2小时。然后，炉内温度以每小时增加5℃的速度上升到350℃，并在350℃时保温2小时。然后，炉温以每小时增加5℃直到750℃，对纤维素进一步热分解。再次炉子保温2小时，以保证碳的均匀加热。炉子随后冷却到室温，用“Trost”研磨机将碳研磨成细粉末(小于400筛号)。该粉末状碳(CGPC)的经轻敲后的密度为0.6克/立方厘米，氢加氧的含量为4%。
将上述的9份碳粉末同1份SCMC粉末混合，添加1%(重量)的K2CO3，再加水搅拌成稀浆，然后浇注成一薄片进行烘干。将该烘干的薄片又重新研磨成细粉末，添加足够的水，使之成为一塑性混合物。此混合物具有足够的硬度，在挤压后仍保持其形状。例如，一球状混合物在一天期间内仅有轻微的塑变趋向。然后将该塑性混合物装入处于室温的一间歇式挤压机内。使成型压出物的内压模有锥度表面，以便于塑性物质的平稳滑移。用低压力(小于5吨/平方英寸或者7.03×10公斤/平方米)施加到塑性物质上使之挤压通过一直径为4.6毫米的内压模。然后使湿的条状物能在室温下脱水一夜。为了保证完全干燥，随即将湿条放入温度为80℃的烘箱内2小时。此经烘干的条状物密度为0.85克/立方厘米，直径为4.5毫米，不圆度近似于3%。
将上述干燥的挤压条切成10毫米长度，钻7个0.2毫米的孔穿过间隔紧密配置的挤压条的长度，其内圆直径(即在释热元件中与其外切7个孔的最小圆的直径)约为2.6毫米，小孔之间的间隔约为0.3毫米。
B.经喷雾干燥的烟草萃取物将烟草(Burley，炉内熟化的，土耳其种，等等)研磨成中等颗粒，并在不锈钢罐内加水提取，浓度为每加仑水加1～1.5磅左右的烟草。在室温下使用机械搅拌约1小时到3小时进行萃取。将混合物离心分离除去悬浮固体，将含水的溶液连续抽吸到一个普通喷雾干燥器内，含水的萃取物被喷雾干燥。喷雾干燥器牌号有如Anhydro Size No.1，喷雾干燥时的进口温度约为215～230℃，在干燥器的出口收集烘干的粉末物料。出口温度约在82～90℃之间变动。
C.基质的制备高表面积铝矾土(表面积为280平方米/克)，(由W.R.Grace & Co.提供)，牌号为SMR-14-1896，筛号为-8～+4(美国筛号)，将铝矾土在大约1400℃均热高温下烧结大约一小时，然后冷却。经改性后的铝矾土表面积近似于4.0平方米/克。将铝矾土用水洗涤并烘干。对铝矾土(179毫克)添加下列成份29毫克喷雾烘干的烟草;40毫克丙三醇;32毫克三甘醇和9毫克1，3-丁二醇;以及1.2毫克乙酰丙酸。
D.烟雾发生器用于基质的金属容器是从Niemand，Inc.获得的30毫米长的螺旋缠绕的铝管，直径约为4.5毫米。用另一种方法，可以用一根由铝管制成的深拔成形金属套，约4密耳厚度(0.1016毫米)，32毫米长度，外径约为4.5毫米。将这种管子的每根一端卷边，以封住金属套的烟嘴端。金属套的封口端有二个缝状开口(每个开口约为0.65×3.45毫米，相隔约1.14毫米)，以容许烟雾形成物通过到达使用者口中。用大约170毫克的改性铝矾土充填每个容器。当金属容器充满后，每个容器被连接一个释热元件，用约2毫米的释热元件插入容器的开口端。
E.绝热套筒释热元件与金属套组合物在释热元件端部用牌号为Owens-Corning 6437的10毫米长的玻璃纤维套筒(软化点约为650℃)、含有4%(重量)的果胶粘合剂包封到约7.5毫米直径，并用P878-63-5纸重重包封。
F.烟草套筒将一根带有646插入式包装纸包装(例如无过滤嘴卷烟)的7.5毫米直径的烟草条(28毫米长)改成带有侧管并有一纵向通道(约4.5毫米直径)。
G.装配将装有套筒的释热元件与金属套组合物插入烟草条通道，一直到邻接烟草的玻璃纤维套筒为止。玻璃纤维和烟草段用Kimberly-Clark P878-162纸重重包装。
一个醋酸纤维素烟嘴(30毫米长)用646插入式包装纸包装，类似于图1所示，该烟嘴口由RJR Archer Inc.8-0560-36提供的不沾唇纸连接到一过滤元件(10毫米长)。
将组合的烟嘴段同装有套筒的释热元件与金属套段用小段白纸和粘合剂连接。
对上述烟制品感觉的评价表明，烟制品提供给使用者以一种在咽喉中舒服的烟雾般的效果和令人愉快的烟草般的回味。
实施例2烟制品的制备除了将255毫克经处理的PG-60碳粒装入金属套以外，实际上同实施例1中所述的一样。PG-60碳粒被处理成适用于烟雾生成基质，方法是在无氧化性气氛中(例如2500℃左右)将碳加热约一小时，然后适当地进行洗涤和烘干。经处理后的碳的表面积小于大约200平方米/克。该基质材料包含11.3%(重量)的喷雾干燥烟草，18.8%(重量)的丙三醇和1.5%(重量)的乙酰丙酸。烟制品类似型式的制备不包含填充改性剂。
当上述烟制品在FTC情况下发烟并与普通卷烟(Camel Lights)相比较时，发现由含有乙酰丙酸的烟制品所产生的主流烟雾的pH值同普通卷烟的pH值十分接近，即约在5.5～6.5之间。不包括任何填充改性剂的烟制品在喷烟8次左右其pH值约在5.5～8.5之间。pH值的测量已在Sensabaugh和Cundiff的著作中叙述，如前述。
实施例3实际上如图1所示的最好的卷烟型烟制品系用下列方法制备具有约为0.86克/立方厘米视在密度(松堆密度)的释热元件(10毫米长，4.5毫米外径)由碳90%(重量)、SCMC粘合剂10%(重量)和K2CO31%(重量)制成。
碳的制备是对Grand Prairie Canadian Kraft不含滑石级的硬木牛皮纸在氮的覆盖层下碳化，以每小时约10℃的速度逐步上升温度，达到最后的碳化温度750℃。
在氮下冷却到小于约35℃后，将碳研磨成筛号-200大小。然后将磨成粉末状的碳加热到温度约为850℃以去除挥发物。
在氮下冷却到小于约35℃后，将碳研磨成细粉末，即平均颗粒尺寸约为0.1～50微米的粉末。
将细粉末与Hercules 7 HF SCMC粘合剂(9份碳与1份粘合剂)、1%(重量)的K2CO3和充分的水混合，使之成为稠的、象面团一样的厚糊。
如图1A所示，由这种稠糊挤压成的释热元件具有七个较大的中心孔，每个直径约为0.021英寸，和六个在圆周边上的小孔，每个直径约为0.01英寸。几个内孔之间网状物厚度或间隔约为0.008英寸，外网状物的平均厚度(圆周边与孔之间的间隔)为0.019英寸。
然后上述释热元件成型后在900℃的氮气氛下烘烤3小时。
用于构成如图示烟制品的金属套由深拔成形铝制成，金属套的平均壁厚约为0.004英寸(0.01毫米)，长度约为30毫米，外径约为4.5毫米。该容器的后面除二个缝状开口外(每个开口约为0.65×3.45毫米，相隔约1.14毫米)被密封住，以容许烟雾发生物通过到达使用者口中。
用于烟雾发生器的基质材料是W.R.Grace′s SMR 14-896高表面积铝矾土(表面积为280平方米/克，筛号为-14～+20美国筛号)。在使用之前，铝矾土在均热高温下烧结约一小时，约从1400℃到1550℃。冷却后，将铝矾土用水洗涤并烘干。
将已烧结的铝矾土按表1所示配料比例采用二步法组合。
表1铝矾土 67.7%丙三醇 19.0%喷雾干燥萃取物 8.5%香料混合物 4.2%葡糖五乙酸酯 0.6%总计 100.0%喷雾干燥的萃取物是由含水烟草萃取物溶液蒸发而产生的干燥粉末剩余物。它含有水溶性烟草成份。香料混合物是一种模拟卷烟烟雾味道的香料化合物。此处采用的这种作料之一由瑞士Firmenich of Geneva提供，牌号为T69-22。
第一步，将喷雾干燥的烟草萃取物加以充分的水混合，成为稀浆。再将稀浆施加到铝矾土基质中混合，直到稀浆被铝矾土均匀吸收为止。然后将经处理的铝矾土烘干以减少水份含量约1%(重量)。第二步，将经处理的铝矾土与上述表格所列配料的组合物混合，直到液体在铝矾土载体内均匀吸收为止。将金属套用大约325毫克的这种基质物料充满。
将按上述制备的一个释热元件插入已充满基质的金属套开口端大约3毫米的深处。释热元件与金属套组合物在释热元件端部以一牌号为Owens-Corning 6437的10毫米长的玻璃纤维套筒(软化点约为650℃)重重包封到直径约为7.5毫米。玻璃纤维套筒含有4%(重量)的果胶粘合剂。然后将该玻璃纤维套筒用Kimberly-Clark′s P878-63-5纸重重包封。
将一根带有Ecusta 646插入式包装纸包装的7.5毫米直径的烟草条(28毫米长)改成在其中有一纵向通道(约4.5毫米直径)。将装有套筒的释热元件与金属套组合物插入烟草条通道、一直到邻接烟草的玻璃纤维套筒为止。将装有套筒的段用Kimberly-Clark′s P850-208纸(该公司的一种P878-16-2纸的工艺规模变型)连接起来。
图1所示的一种烟嘴由二段组合构成(1)一用646插入式包装纸包装的醋酸纤维素空心圆柱体(10毫米长，7.5毫米外径，4.5毫米内径);(2)一段用Kimberly-Clark′s P850-186-2纸重重包封的、卷成30毫米长、7.5毫米直径圆柱体的无纺聚丙烯稀松织物;这种烟嘴还用一种牌号为Kimberly-Clark′s P850-186-2纸组合包装。
该组合烟嘴段用RJR Archer Inc.提供的8-0560-36不沾唇纸作最后外包装，并被连接到装有套筒的释热元件和金属套段上。
本发明已被详细地作了描述包括了其最佳的几个实施例。无论如何，应该意识到，懂行的人在考虑本发明所述的内容时，可以对本发明进行修改和/或改进，但仍在本发明所述的权利要求
的范围内。
权利要求
1.一种烟制品包括(a)一无烟草的释热元件，(b)一含有一种烟雾生成物料的物理分隔的烟雾发生器，其特征在于该烟制品包括一种从乙酰丙酸基团中选出的附加剂、一种糖类乙酸酯、一种糖类乙酰丙酸酯、或者其混合物。
2.根据权利要求
1所述的烟制品，其特征在于该加入剂包含在烟雾发生器中。
3.根据权利要求
1所述的烟制品，其特征在于该糖类乙酸酯系从葡糖五乙酸酯、蔗糖八乙酸酯和果糖五乙酸基团中选出。
4.根据权利要求
1所述的烟制品，其特征在于该加入剂是乙酰丙酸。
5.根据权利要求
3所述的烟制品，其特征在于该加入剂是葡糖五乙酸酯。
6.根据权利要求
1、2、3、4或5所述的烟制品，其特征在于该加入剂掺入烟制品中的总量足以使烟雾的pH值约在4.0～7.5之间。
7.根据权利要求
1、2、3、4或5所述的烟制品，其特征在于该加入剂掺入烟制品中的总量足以使烟雾的pH值约在5.5～7.0之间。
8.根据权利要求
1、2、3、4和5所述的烟制品，其特征在于该释热元件是碳质。
9.根据权利要求
1、2、3、4或5所述的烟制品，其特征在于该烟雾发生器包含一种带有烟雾生成物料的基质物料，该基质物料系从碳或铝矾土中选出。
10.根据权利要求
9所述的烟制品，其特征在于该加入剂由基质承载，而该加入剂所使用的量按包含烟雾的基质的重量百分比表示在大约0.01和大约8.0之间的范围内。
11.根据权利要求
9所述的烟制品，其特征在于该加入剂由基质承载，而该加入剂所使用的量按包含烟雾的基质的重量百分比表示在大约0.1和大约3.0之间的范围内。
12.根据权利要求
9所述的烟制品，其特征在于该加入剂由基质承载，而该加入剂所使用的量按包含烟雾的基质的重量百分比表示在大约0.4和大约2.5之间的范围内。
专利摘要
本发明很好地涉及了填充改性剂的用途，特别是涉及了乙酰丙酸，糖类乙酸酯或糖类乙酰丙酸酯在烟制品的一种或多种成分中的用途。这种烟制品在成品出厂和有效期内能够产生大量的烟雾，而没有明显的烟雾生成物的受热变坏，也不存在大的高温分解或不完全燃烧产物或侧流烟雾。本发明的填充改性剂在烟制品中的使用为使用烟制品者提供了吸卷烟的感觉和好处，而没有燃烧烟草和没有在以前一些烟制品中所发现的不良影响和坏味。
文档编号A24B15/00GK87107454SQ87107454
公开日1988年6月22日 申请日期1987年12月11日
发明者卡尔文·李·诺伊曼, 威廉·詹姆斯·凯西三世 申请人:R·J·雷诺兹烟草公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan