СИГАРЕТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2005 года по МПК A24D3/16 A24D3/04 A24D1/02 

Настоящее изобретение относится к улучшенному сигаретному фильтру, способному эффективно адсорбировать определенные компоненты, содержащиеся в дыму основного потока.

В описании японского патента (Kokai) № 63-160659 раскрыт, например, дезодорирующий (адсорбирующий) агент, содержащий пористый материал на основе неорганического минерала, несущий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту. В этом документе также описан, например, сигаретный фильтр, в котором содержится дезодорирующий агент.

Однако адсорбент, раскрытый в этом документе, предназначен для адсорбции главным образом аммиака, и в этом документе вообще не описано, что компоненты дыма основного потока удаляются в том случае, когда адсорбент находится в сигаретном фильтре. Обычно в случае использования фильтра, содержащего адсорбент, способный неселективно адсорбировать различные компоненты, содержащиеся в дыму основного потока, как известно в данной области, вкус и аромат сигареты нежелательно ухудшаются.

Задача настоящего изобретения состоит в создании сигаретного фильтра, который позволяет значительно уменьшить отрицательное влияние на вкус и аромат сигареты и при этом обеспечивает селективное удаление определенных компонентов, содержащихся в дыму основного потока.

Сигаретный фильтр по изобретению содержит фильтрующие секции, включающие фильтрующие материалы, обернутые по отдельности оберточной бумагой, формирующую бумагу для совместного обертывания фильтрующих секций, и мундштучную бумагу, покрывающую формирующую бумагу так, чтобы соединить фильтрующие секции с сигаретной секцией с получением сигареты с фильтром, характеризующимся тем, что содержит, в качестве адсорбентов, активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту по меньшей мере в одном из фильтрующих материалов или в пространстве между фильтрующими материалами.

В сигаретном фильтре по изобретению указанные оберточная бумага или формирующая бумага могут содержать активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту в качестве адсорбентов.

Сигаретный фильтр по изобретению имеет конкретную структуру, включая, например, (1) структуру, образованную двумя фильтрующими материалами, и смесью активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, загруженной в пространство между двумя указанными фильтрующими материалами, (2) структуру, образованную двумя фильтрующими материалами и смесью активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, распределенной в одном из указанных фильтрующих материалов, (3) структуру, образованную тремя фильтрующими материалами, и активированным углем и пористым материалом на основе неорганического минерала, несущим сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, которые по отдельности засыпаны в два пространства между тремя указанными фильтрующими материалами, и (4) структуру, образованную тремя фильтрующими материалами, активированным углем, распределенным в одном фильтрующем материале, и пористым материалом на основе неорганического минерала, несущим сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, распределенным в другом фильтрующем материале.

Другой сигаретный фильтр по изобретению включает корпус сигаретного мундштука, содержащий размещенные в нем фильтрующие материалы, и характеризуется тем, что содержит, в качестве адсорбентов, активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, по меньшей мере в одном из фильтрующих материалов и в пространстве между указанными фильтрующими материалами.

Впрочем, структура сигаретного фильтра по изобретению не ограничена приведенными выше примерами, и возможны различные модификации.

Сигаретный фильтр по изобретению также может содержать в качестве адсорбента диоксид кремния/оксид алюминия в дополнение к активированному углю и пористому материалу на основе неорганического минерала, несущему сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематичный пример структуры сигаретного фильтра по изобретению,

фиг.2 - другой пример структуры сигаретного фильтра по изобретению,

фиг.3 - еще один пример структуры сигаретного фильтра по изобретению,

фиг.4 - схематичный вид дополнительного примера структуры сигаретного фильтра по изобретению и

фиг.5 - вид в поперечном сечении сигаретного мундштука, в котором использован сигаретный фильтр по изобретению.

Предпочтительный вариант изобретения

Настоящее изобретение направлено, в частности, на удаление пиразинов и фенолов в качестве упомянутых конкретных компонентов, содержащихся в дыму основного потока сигареты.

Авторы изобретения обнаружили, что когда активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, содержатся в качестве адсорбентов в сигаретном фильтре, эти адсорбенты обеспечивают такой синергетический эффект, что особенно хорошо удаляются указанные компоненты, содержащиеся в дыму основного потока, решая при этом задачи настоящего изобретения.

Фильтрующие материалы, используемые в настоящем изобретении, включают, например, ацетат, бумагу и нетканый материал. В качестве активированного угля для адсорбентов можно использовать активированный уголь из скорлупы кокосового ореха. В качестве пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, для адсорбентов можно использовать, например, "Anico W" фирмы Tokai Corporation. Этот продукт получают из цеолита, содержащего сульфат железа и L-аскорбиновую кислоту, и он также содержит бентонит и другие неорганические соли. Ионы двухвалентного железа, содержащиеся в сульфате железа, реагируют с определенными компонентами в сигаретном дыму основного потока. Следует отметить, что, поскольку ионы двухвалентного железа нестабильны и легко окисляются кислородом, превращаясь в ионы трехвалентного железа, то также добавляют аскорбиновую кислоту, чтобы предупредить окисление ионов двухвалентного железа.

В настоящем изобретении количество активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, устанавливают следующим образом: если адсорбенты находятся в фильтрующем материале, общее количество адсорбентов должно составлять от 1 до 150 мг, предпочтительно от 20 до 60 мг на 10 мм фильтрующего материала, а если адсорбенты находятся в пространстве между фильтрующими материалами, то общее количество адсорбентов должно составлять от 5 до 300 мг, предпочтительно от 30 до 120 мг на 5 мм пространства.

Также можно использовать диоксид кремния/оксид алюминия в качестве дополнительного адсорбента помимо активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту. В качестве диоксида кремния/оксида алюминия можно использовать, например, "Kyoward 700SN" фирмы Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. Этот продукт содержит 63,0 вес.% SiO₂ и 10,3 вес.% Al₂O₃ и теряет при сушке 14,5 вес.%.

Далее описаны примеры осуществления изобретения.

Контрольный сигаретный фильтр, не содержащий какого-либо адсорбента, приготавливают следующим образом. Два фильтрующих материала (фильтры круглого сечения) получают путем формования ацетата, с толщиной элементарной нити 2,2 денье и жгута 40000 денье, с получением отрезка длиной 10 мм, и фильтрующие материалы обертывают оберточной бумагой так, чтобы получить две фильтрующие секции. Эти две фильтрующие секции располагают так, чтобы обеспечить между ними 5-мм пространство, и эти две фильтрующие секции обертывают вместе формирующей бумагой без загрузки какого-либо адсорбента в указанное пространство. Вентиляционное сопротивление фильтра, как установлено, составляет 80 мм Н₂О (1050 мл/мин).

На Фиг.1 показан примерный сигаретный фильтр. Сигаретный фильтр 1 изготавливают следующим образом. Два фильтрующих материала (простые фильтры) 2 получают путем формования ацетата с толщиной элементарной нити 2,2 денье и жгута 40000 денье, с получением отрезка длиной 10 мм, и фильтрующие материалы обертывают по отдельности оберточной бумагой так, чтобы получить две фильтрующие секции. Две фильтрующие секции располагают так, чтобы между ними было пространство, и две фильтрующие секции обертывают вместе формирующей бумагой так, чтобы загрузить в это пространство смесь 30 мг активированного угля 41 и 30 мг пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W) 42, в качестве адсорбентов. В этом случае пространство регулируют так, чтобы адсорбент имел 100% насыпную плотность.

Аналогичным образом изготавливают другой сигаретный фильтр. Две фильтрующие секции располагают так, чтобы образовать между ними пространство, и эти фильтрующие секции обертывают вместе формирующей бумагой так, чтобы загрузить в пространство смесь 30 мг активированного угля, 15 мг пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W), и 15 мг диоксида кремния/оксида алюминия (торговое название: Kyoward 700SN), в качестве адсорбентов 4.

На Фиг.2 показан еще один пример сигаретного фильтра по изобретению. Сигаретный фильтр 1 изготавливают следующим образом: изготавливают три фильтрующих материала (простые фильтры) 2, образуют три фильтрующие секции путем обертывания их по отдельности оберточной бумагой 3, загружают отдельно активированный уголь 41 и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W) 42, в качестве адсорбентов 4 в пространство со стороны измельченного табака и в пространство со стороны рта между тремя фильтрующими секциями, и обертывают формирующую бумагу 5 вокруг трех фильтрующих секций. На Фиг.2 представлен пример, в котором активированный уголь 41 загружен в пространство со стороны рта, а пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, загружен в пространство со стороны измельченного табака. Однако также возможен сигаретный фильтр с противоположным расположением, в котором пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, загружен в пространство со стороны рта, а активированный уголь 41 загружен в пространство со стороны измельченного табака.

Для сравнения, изготавливали также сигаретные фильтры с загрузкой в пространство 30 мг только активированного угля, или 30 мг только пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W), или 30 мг только диоксида кремния/оксида алюминия (торговое название: Kyoward 700SN), в качестве адсорбента.

Кроме того, изготавливали сигаретные фильтры с загрузкой в пространство 60 мг только активированного угля, или 60 мг только пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W), или 60 мг только диоксида кремния/оксида алюминия, то есть, в два раза больше адсорбента, чем в сигаретных фильтрах, упомянутых выше.

Каждый из описанных сигаретных фильтров присоединяли полоской к сигаретной секции, полученной путем обертывания измельченного табака оберточной бумагой, чтобы получить для исследований различные сигареты, отличающиеся друг от друга типом адсорбента, как представлено в таблице 1. Для сигаретной секции использовали коммерческий сигаретный стержень. Исследование дыма основного потока проводили на этих сигаретах следующим образом.

Сигарету присоединяли к машине для автоматического выкуривания с трубкой, изготовленной из Тайгона (Tygon). Кембриджский фильтр не используют. Машина для автоматического выкуривания позволяла выкурить сигарету при стандартных условиях курения с заданной длиной сгорания 40 мм. Дым основного потока из вытяжного отверстия собирали в газовый мешок, изготовленный из Тедлара (Tedlar) и содержащий гелий, помещенный в него заранее, и затем внутренний объем газового мешка доводили с помощью гелия до 8 л в сумме. Пятьдесят мл газа, отобранного из газового мешка, анализировали с помощью газовой хроматографии.

Учитывали пиразины, фенолы, углеводороды и кетоны в качестве конкретных компонентов дыма основного потока, и данные анализа каждого из конкретных компонентов получали, исходя из площади пика, выданного газовым хроматографом. В таблице 1 представлено прохождение (фильтра) пиразинами и фенолами. Прохождение Та каждого из конкретных компонентов определяли по формуле:

Та = Аа/Acnt,

где Acnt - площадь пика конкретного компонента на газовом хроматографе в случае, когда адсорбент не используется (контроль), Аа - площадь пика конкретного компонента на газовом хроматографе в случае использования адсорбента "а". Каждая измеренная величина, представленная в таблице 1, получена на основании площади пика определенного компонента на газовом хроматографе.

Кроме того, прогнозируемое значение прохождения фильтра, в котором использовано 60 мг активированного угля, означает квадрат измеренного значения прохождения фильтра, в котором использовано 30 мг активированного угля.

Предсказанное значение прохождения фильтра, в котором использовано 60 мг пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W), означает квадрат измеренного значения прохождения фильтра, в котором использовано 30 мг пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W). Аналогично, предсказанное значение прохождения фильтра с использованием 60 мг диоксида кремния/оксида алюминия означает квадрат измеренного значения для фильтра с использованием 30 мг диоксида кремния/оксида алюминия.

С другой стороны, предсказанное значение прохождения в случае использования двух типов адсорбентов, представленных в таблице 1, означает расчетное значение прохождения, полученное исходя из прохождения для адсорбента в случае использования отдельно каждого из адсорбентов двух типов. Конкретно, предсказанное значение определяли по формуле (Ta х Tb), где Та означает прохождение (измеренное значение) конкретного компонента в случае использования адсорбента "а", а Tb означает прохождение (измеренное значение) конкретного компонента в случае использования адсорбента "b".

Если измеренное значение прохождения в случае использования комбинации нескольких адсорбентов различного типа заметно меньше, чем предсказанное значение, то это может свидетельствовать о том, что эти компоненты адсорбируются особенно хорошо, подтверждая синергетический эффект, обеспечиваемый комбинацией адсорбентов. В таблице 1 представлены результаты описанных исследований.

Таблица 1АдсорбентПрониканиеПиразиныФенолыИзмерен. значениеПредсказ. значениеИзмерен. значениеПредсказ. значениеОтсутствует1,00 1,00 Активированный уголь (30 мг)0,60 0,68 Сульфат железа/цеолит (30 мг)1,06 0,86 Диоксид кремния/оксид алюминия (30 мг)0,73 0,61 Активированный уголь (60 мг)0,380,360,480,46Сульфат железа/цеолит (60 мг)1,021,120,730,74Диоксид кремния/оксид алюминия (60 мг)0,540,530,380,37Смесь активированного угля (30 мг) и сульфата железа/цеолита (30 мг), (всего 60 мг)0,320,630,380,58Смесь активированного угля (30 мг), сульфата железа/цеолита (15 мг) и диоксида кремния/оксида алюминия (15 мг), (всего 60 мг)0,350,530,430,49Сторона измельченного табака: активированный уголь
Сторона рта: сульфат железа/цеолит0,290,630,390,58Сторона измельченного табака: сульфат железа/цеолит
Сторона рта: активированный уголь0,320,630,3600,58

При использовании только активированного угля в двойном количестве, при использовании только пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (торговое название: Anico W), в двойном количестве, или при использовании только диоксида кремния/оксида алюминия в двойном количестве, не было обнаружено значительного различия между измеренными и предсказанными значениями.

Разница между измеренным и предсказанным значениями невелика для углеводородов и кетонов (в таблице не показаны), и, следовательно, синергетический эффект, обеспечиваемый комбинацией нескольких адсорбентов, не обнаруживается.

Напротив, когда в качестве адсорбентов используют комбинацию активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, измеренные значения значительно ниже предсказанных значений в случае пиразинов и фенолов, как показано в таблице 1, что однозначно подтверждает синергетический эффект на исключительную адсорбцию этих определенных компонентов.

Кроме того, установлено, что аналогичный эффект может быть получен в случаях, когда активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, смешивают друг с другом (Фиг.1), а также когда активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, размещены по отдельности (Фиг.2).

Из результатов, приведенных выше, видно, что, если такие компоненты, как пиразины и фенолы, должны быть эффективно адсорбированы с использованием только активированного угля, только пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, или только диоксида кремния/оксида алюминия, то необходимо дополнительно увеличить количество адсорбента. В этом случае ожидается заметное ухудшение вкуса и аромата сигареты. С другой стороны, в случае использования в качестве адсорбентов в комбинации активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту (и дополнительно диоксида кремния/оксида алюминия, если это желательно), ожидается, что такие компоненты, как пиразины и фенолы, могут эффективно адсорбироваться, даже если количество адсорбентов невелико, и, следовательно, их влияние на вкус и аромат сигареты меньше.

На Фиг.3 представлен еще один пример сигаретного фильтра по изобретению. Сигаретный фильтр 1 получают следующим образом: изготавливают фильтрующий материал (простой фильтр) 2, получаемый путем формования ацетата, и другой фильтрующий материал 21, получаемый формованием ацетата, содержащего в качестве адсорбентов активированный уголь 41 и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту 42, распределенные в нем; формируют две фильтрующие секции путем обертывания оберточной бумаги 3 вокруг каждого фильтрующего материала 2 и 21, и обертывают формирующую бумагу 5 вокруг двух фильтрующих секций.

На Фиг.4 представлен еще один пример сигаретного фильтра по изобретению. Сигаретный фильтр 1 получают следующим образом: изготавливают фильтрующий материал (простой фильтр) 2, получаемый формованием ацетата, фильтрующий материал (угольный фильтр) 21, получаемый путем формования ацетата, содержащего активированный уголь 41 в качестве адсорбента, распределенного в нем, и фильтрующий материал 22, получаемый путем формования ацетата, содержащего пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, в качестве распределенного в нем адсорбента; формируют три фильтрующие секции путем обертывания оберточной бумаги 3 вокруг каждого из фильтрующих материалов 2, 21 и 22; и обертывают формирующую бумагу 5 вокруг трех фильтрующих секций. Расположение фильтрующих материалов 21 и 22 не имеет особых ограничений. Любой из этих фильтрующих материалов можно располагать на стороне измельченного табака.

Кроме того, в сигаретном фильтре по изобретению активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, можно добавлять в качестве адсорбентов к формирующей бумаге.

Сигаретный фильтр по изобретению может использоваться в форме сигаретного мундштука, показанного на Фиг.5. Мундштук включает цилиндрический корпус 51, имеющий обращенную ко рту часть 52, образованную на одном его конце, два фильтрующих материала 2, расположенные внутри корпуса 51, и смесь активированного угля 41 и диоксида кремния/оксида алюминия 42 в качестве адсорбентов 4, загруженных в пространство между двумя фильтрующими материалами 2.

Сигаретный фильтр, представленный на Фиг.5, получают с использованием в мундштуке структуры, показанной на Фиг.1. Кроме того, в мундштуке можно использовать структуру, показанную на каждом из чертежей Фиг.2-4.В сигаретном фильтре любого из типов, описанных выше, синергетический эффект обеспечивается активированным углем и пористым материалом на основе неорганического минерала, содержащим сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту так, что особенно хорошо адсорбируются пиразины и фенолы.

Промышленная применимость

В соответствии с настоящим изобретением можно получать сигаретный фильтр, который позволяет селективно удалять определенные компоненты, содержащиеся в дыму основного потока, при этом снижая влияние на вкус и аромат сигареты.

Сигаретный фильтр, содержащий фильтрующие секции, включающие фильтрующие материалы, по отдельности обернутые оберточной бумагой, формирующую бумагу для обертывания фильтрующих секций вместе, и мундштучную бумагу, покрывающую формирующую бумагу так, чтобы соединить фильтрующие секции с сигаретной секцией с получением сигареты, согласно изобретению содержит в качестве адсорбентов активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, содержащий сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, по меньшей мере в одном из фильтрующих материалов или в промежутке между фильтрующими материалами. Технический результат - уменьшение отрицательного влияния на вкус и аромат сигареты и обеспечение селективного удаления определенных компонентов, содержащихся в дыму основного потока. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Сигаретный фильтр, содержащий фильтрующие секции, содержащие фильтрующие материалы, по отдельности обернутые оберточной бумагой, формирующую бумагу для обертывания вместе фильтрующих секций, и мундштучную бумагу, покрывающую формирующую бумагу так, чтобы соединить фильтрующие секции с сигаретной секцией с получением сигареты с фильтром, отличающийся тем, что содержит в качестве адсорбентов активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, по меньшей мере, в одном из фильтрующих материалов или в пространстве между фильтрующими материалами.2. Сигаретный фильтр по п.1, отличающийся тем, что оберточная бумага или формирующая бумага содержат в качестве адсорбентов активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту.3. Сигаретный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит два фильтрующих материала, а смесь активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, засыпана в пространство между указанными двумя фильтрующими материалами.4. Сигаретный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит два фильтрующих материала, а смесь активированного угля и пористого материала на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, распределена в одном из указанных фильтрующих материалов.5. Сигаретный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит три фильтрующих материала, а активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, загружены по отдельности в два пространства между указанными тремя фильтрующими материалами.6. Сигаретный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит три фильтрующих материала, причем активированный уголь распределен в одном фильтрующем материале, а пористый материал на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, распределен в другом фильтрующем материале.7. Сигаретный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что также содержит в качестве адсорбента диоксид кремния/оксид алюминия в дополнение к активированному углю и пористому материалу на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту.8. Сигаретный фильтр, включающий корпус сигаретного мундштука, содержащий фильтрующие материалы, расположенные в нем, отличающийся тем, что содержит в качестве адсорбентов активированный уголь и пористый материал на основе неорганического минерала, несущего сульфат железа/L-аскорбиновую кислоту, по меньшей мере, в одном из фильтрующих материалов или в пространстве между фильтрующими материалами.