СИГАРЕТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2007 года по МПК A24D3/16 

Настоящее изобретение относится к сигаретному фильтру, способному снижать количество альдегидов, содержащихся в струе сигаретного дыма.

В струе дыма, который курильщик выделяет при курении сигареты, содержатся различные химические компоненты. Из указанных химических компонентов с помощью обычного сигаретного фильтра трудно поглотить и удалить альдегиды, представленные формальдегидом. Таким образом, желательно удалять альдегиды из струи сигаретного дыма.

Ранее предпринимались различные попытки использовать в сигаретном фильтре различные добавки с тем, чтобы поглотить и удалить альдегиды, содержащиеся в струе сигаретного дыма. Тем не менее, применение обычных добавок вызывает проблему, обусловленную тем, что они портят вкус табака.

Технической задачей настоящего изобретения стало создание сигаретного фильтра, который позволяет эффективно снижать количество альдегидов в струе сигаретного дыма и при этом подавляет вредное действие, такое как деградация вкуса табака.

Данная техническая задача решается за счет того, что в сигаретном фильтре, включающем в себя фильтрующую среду, содержащую неорганическое основное вещество, выбранное из группы, включающей карбонат натрия, карбонат калия, бикарбонат натрия, бикарбонат калия, бикарбонат аммония, фосфат натрия, фосфат калия, динатрийгидрофосфат, дикалийгидрофосфат, дигидрофосфат натрия, дигидрофосфат калия и дигидрофосфат аммония, и увлажняющий агент, выбранный из группы, включающей глицерин, пропионат натрия и лактат натрия, согласно изобретению неорганическое основное вещество содержится в количестве от 3,5 мг до 10,5 мг. Предпочтительно отношение неорганического основного вещества к увлажняющему агенту находилась в интервале от 1:1 до 1:2.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид конструкции аппарата для определения количества формальдегида, содержащегося в струе сигаретного дыма в примерах согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - вид в разрезе, показывающий конструкцию сигареты, используемой в примерах согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - гистограммы, показывающие поступление формальдегида в зависимости от типа неорганического основного вещества, добавляемого в сигаретный фильтр;

фиг.4 - график, показывающий отношение между количеством воды, добавляемой в сигаретный фильтр вместе с карбонатом натрия, и поступлением формальдегида;

фиг.5 - график, показывающий отношение между количеством глицерина, добавляемого в сигаретный фильтр вместе с карбонатом натрия, и повышенным содержанием воды в сигаретном фильтре;

фиг.6 - гистограмма, показывающая поступление формальдегида в зависимости от типа увлажняющего агента, добавляемого в сигаретный фильтр вместе с карбонатом натрия;

фиг.7 - гистограмма, показывающая взаимосвязь между отношением карбоната натрия к глицерину, добавляемым в сигаретный фильтр, и поступлением формальдегида.

В результате интенсивных исследований, проведенных с различных точек зрения над добавками при попытке снизить количество альдегидов, содержащихся в струе сигаретного дыма, авторы настоящего изобретения обнаружили, что эффективной добавкой является неорганическое основное вещество, выбранное из группы, включающей карбонат и фосфат. Карбонат, применяемый согласно настоящему изобретению, выбирают из группы, включающей, например, карбонат натрия, карбонат калия, бикарбонат натрия, бикарбонат калия и бикарбонат аммония. Фосфат, применяемый по настоящему изобретению, выбирают из группы, включающей фосфат натрия, фосфат калия, динатрийгидрофосфат, дикалийгидрофосфат, дигидрофосфат натрия, дигидрофосфат калия и дигидрофосфат аммония.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что альдегиды, содержащиеся в струе сигаретного дыма, могут быть более эффективно удалены, если неорганическое основное вещество применяют в сочетании с увлажняющим агентом. Увлажняющий агент, применяемый по настоящему изобретению, выбирают из группы, включающей глицерин, пропионат натрия и лактат натрия.

В качестве носителя (исходного материала для фильтра) для неорганического основного вещества и увлажняющего агента можно использовать обычный фильтрующий материал, такой как ацетатный жгут, фильтрующий материал из бумаги или нетканое полотно из волокнистой массы.

Авторы полагают, что в сигаретном фильтре согласно настоящему изобретению количество альдегидов в струе сигаретного дыма уменьшается по приведенному ниже механизму. На первой стадии содержащиеся в струе сигаретного дыма альдегиды растворяются в воде, имеющейся в увлажняющем агенте, который содержится в фильтре. Далее, растворившиеся в воде альдегиды реагируют с неорганическим основным веществом, содержащимся в фильтре, таким образом, что они оказываются захвачены внутри фильтра. Следует отметить, что назначение увлажняющего агента заключается в том, чтобы устойчиво удерживать воду, которая служит для растворения альдегидов.

В сигаретном фильтре согласно настоящему изобретению неорганическое основное вещество должно содержаться в количестве 3,5 мг или более, поскольку трудно добиться эффекта снижения содержания альдегидов в том случае, когда указанное количество составляет менее 3,5 мг.

Кроме того, в соответствии с требованиями, в сигаретном фильтре согласно настоящему изобретению величина отношения неорганического основного вещества к увлажняющему агенту должна находиться в интервале от 1:1 до 1:2. Если величина указанного выше отношения не попадает в указанный выше интервал, то трудно добиться достаточного эффекта снижения количества альдегидов.

Для того, чтобы получить фильтрующую среду, содержащую неорганическое основное вещество и увлажняющий агент, можно использовать такие способы как распыление, окунание или перенос с помощью вальцового станка.

Фильтрующая среда, помимо неорганического основного вещества и увлажняющего агента, может также содержать активированный уголь.

Конфигурация фильтрующего мундштука может быть простого типа, двойного типа или многосегментного типа, который включает три или более сегментов, или же фильтрующий мундштук может быть устроен по типу набивка-свободное пространство-набивка. Неорганическое основное вещество и увлажняющий агент могут содержаться в одной части или же во всех сегментах фильтрующего мундштука.

Сигаретный фильтр согласно настоящему изобретению может представлять собой фильтр, присоединенный к содержащей табак секции сигареты в качестве компонента той части сигареты, которую помещают в рот, или же представлять собой фильтр в виде держателя сигареты.

Примеры

В способе определения количества альдегидов, содержащихся в струе сигаретного дыма, который используют в приведенных ниже примерах, методом высокоскоростной жидкостной хроматографии (HPLC, ЖХВР) измеряют количество производных 2,4-динитрофенилгидразина (DNPH) в качестве улавливающего вещества. Указанными веществами, которые могут быть определены указанным методом одновременно, являются восемь компонентов, включающих формальдегид, ацетальдегид, ацетон, акролеин, пропионовый альдегид, кротоновый альдегид, метилэтилкетон и н-бутиловый альдегид. В приведенных ниже примерах из альдегидов (карбонильных соединений), содержание которых необходимо определить, описание в основном приводится для формальдегида.

На первой стадии готовят улавливающий раствор, растворяя 9,51 г 2,4-динитрофенилгидразина (DNPH) в 1 л ацетонитрила, а затем добавляют 5,6 мл 60%-ной перхлорной кислоты, и полученный раствор далее разбавляют ультрачистой водой до объема 2 л.

Далее приводится описание аппарата для проведения измерений со ссылкой на фиг.1. Как показано на фиг.1, улавливающий раствор DNPH 12 помещают в ловушку типа склянки Дрекселя 11. Внутренний объем ловушки типа склянки Дрекселя 11 составляет 250 мл, количество улавливающего раствора DNPH составляет 100 мл и, таким образом, свободный объем склянки составляет 150 мл. Ловушку типа склянки Дрекселя 11 для охлаждения помещают на баню из воды со льдом 13. Нижний конец стеклянной трубки 14, к верхнему концу которой крепится сигарета 1, погружают в улавливающий раствор 12, находящийся в ловушке типа склянки Дрекселя 11. Далее, к свободному объему ловушки типа склянки Дрекселя 11, присоединяют стеклянную трубку 15 и кембриджский фильтр 16, а затем к кембриджскому фильтру 16 подсоединяют автоматическую аналитическую машину для раскуривания сигарет 17.

Сигарету 1 закрепляют в стеклянной трубке 14 таким образом, чтобы сигарету 1 можно было бы автоматически раскуривать в стандартных условиях для курения, установленных в стандартах системы ISO. Если более точно, то операцию поглощения 35 мл дыма за одну затяжку в течение двух секунд повторяют с интервалами в 58 с для одной сигареты. По мере барботажа струи дыма восемь компонентов, представленных карбонильными соединениями, превращаются в производные DNPH. Для проведения каждого измерения используют по две сигареты.

Количество полученных указанным образом производных определяют методом ЖХВР. Вначале улавливающий раствор отфильтровывают, а затем отфильтрованный раствор разбавляют раствором Trizma Base (4 мл улавливающего раствора: 6 мл раствора Trizma Base). После этого разбавленный раствор измеряют методом ЖХВР. Условия для проведения измерений методом ЖХВР следующие:

Колонка: HP LiChrospher 100RP-18 (5μ) 250×4 мм;

Защитная колонка: HP LiChrospher 100RP-18 (5μ) 4×4 мм;

Температура колонки: 30°С;

Длина волны детектирования: DAD 356 нм;

Инжектируемый объем: 20 мкл;

Подвижная фаза: Градиентное элюирование тремя фазами (раствор А: ультрачистый водный раствор, содержащий 30% ацетонитрила, 10% тетрагидрофурана и 1% изопропилового спирта (ИПС); раствор В: ультрачистый водный раствор, содержащий 65% ацетонитрила, 1% тетрагидрофурана и 1% изопропилового спирта (ИПС); и раствор С: 100%-ный ацетонитрил.

Далее со ссылкой на вид в разрезе, приведенный на фиг.2, описывается конструкция сигареты, которую используют в качестве испытуемого образца. Как показано на фиг.2, сигарета имеет заполненную табаком секцию 20, в которой нарезанный табак 21 обернут в папиросную бумагу 22, и секцию фильтра 30, в которой фильтр 31 обернут в формовочную бумагу 32. Секция фильтра 30 соединена с заполненной табаком секцией 20 с помощью склеивающей бумаги 40. В качестве фильтрующего материала можно использовать, например, жгут из ацетата целлюлозы.

При проведении испытаний сигареты, изготовленной с использованием тестируемого фильтра, в состав которого входит неорганическое основное вещество и увлажняющий агент, заполненную табаком секцию выбирают, отрезав ацетатный фильтр у имеющейся на рынке сигареты с содержанием 6 мг смолы, и затем подсоединяют заполненную табаком секцию к тестируемому фильтру и тем самым получают образец для испытаний. Для введения неорганического основного вещества и увлажняющего агента в тестируемый фильтр применяют распылитель.

Тест 1

В качестве базового фильтра готовят ацетатный фильтр длиной 25 мм. Тестируемые фильтры готовят введением в базовый фильтр добавку в количестве 3,5 мг. Добавку, т.е. обладающее основными свойствами неорганическое вещество, выбирают из группы, включающей бикарбонат калия (KHCO₃), бикарбонат натрия (NaHCO₃), карбонат калия (K₂СО₃), карбонат натрия (Na₂CO₃), бикарбонат аммония (NH₄HCO₃), дигидрофосфат натрия (NaH₂PO₄), дигидрофосфат аммония (NH₄H₂PO₄), динатрийгидрофосфат (Na₂HPO₄), дикалийгидрофосфат (K₂HPO₄), фосфат калия (K₃PO₄) и фосфат натрия (Na₃PO₄).

Чтобы получить образец сигареты для испытаний, каждый фильтр подсоединяют к указанной выше содержащей табак секции, и поступление формальдегида (мкг/сигарета) вместе со струей дыма на одну сигарету определяют с помощью приведенного выше метода. На фиг.3 приведена гистограмма, показывающая полученные результаты. Фиг.3 ясно подтверждает, что поступление формальдегида из фильтра, содержащего любое из неорганических основных веществ, приведенных на фиг.3, меньше, чем из базового фильтра. Особенно эффективными оказались карбонат натрия, карбонат калия и бикарбонат аммония.

Неожиданно было обнаружено, что для уменьшения поступления формальдегида количество неорганического основного вещества в фильтре преимущественно должно составлять 3,5 мг или более.

Тест 2

В базовый фильтр помещают 3,5 мг карбоната натрия и различное количество воды. Для получения образца сигареты для испытаний каждый из фильтров, различающихся по содержанию воды, подсоединяют к указанной выше содержащей табак секции, и величину поступления формальдегида (мкг/сигарета) вместе со струей дыма на одну сигарету измеряют с помощью описанного выше метода. Результаты показаны на фиг.4 в виде графика. Как видно из фиг.4, содержание формальдегида в струе дыма может быть эффективно уменьшено, если содержание воды в фильтре составляет 5 мг или более для случая, когда фильтр содержит 3,5 мг карбоната натрия.

Тест 3

В базовый фильтр помещают карбонат натрия и глицерин, который используют в качестве увлажняющего агента, с целью исследования повышенного количества воды в фильтре. Содержание карбоната натрия составляет 3,5 мг, 7,0 мг или 10,5 мг. Содержание глицерина составляет 18 мг или 52 мг. Результаты представлены в виде графика на фиг.5. Из фиг.5 ясно видно, что количество воды, удерживаемое фильтром, может быть увеличено при увеличении количества увлажняющего агента, т.е. глицерина.

Тест 4

Тестируемый фильтр для сравнения, не содержащий увлажняющий агент, изготавливают, добавив в фильтр 3,5 мг одного лишь карбоната натрия. Кроме того, изготавливают тестируемые фильтры, добавляя в базовый фильтр 3,5 мг карбоната натрия и увлажняющий агент. Увлажняющий агент выбирают из группы, включающей глицерин, ксилит, пантотенат натрия, пирролидонкарбонат натрия (sodium PCA), лактат натрия, пропионат натрия, натриевую соль DL-яблочной кислоты, D-маннозу и хлорид кальция. Каждый тестируемый фильтр подсоединяют к указанной выше содержащей табак секции и получают образец сигареты для испытаний, а затем величину поступления формальдегида (мкг/сигарета) в струе дыма на одну сигарету измеряют по описанному выше методу. Результаты приведены в виде гистограммы на фиг.6. Из фиг.6 видно, что глицерин, лактат натрия и пропионат натрия, которые используют в качестве увлажняющего агента, позволяют эффективно снизить поступление формальдегида по сравнению со случаем, когда базовый фильтр содержит один лишь карбонат натрия. Указанные увлажняющие агенты подходят также с точки зрения способа изготовления фильтра.

Тест 5

Готовят различные тестируемые фильтры, базовые фильтры которых содержат 3,5 мг карбоната натрия и различные количества лактата натрия, используемого в качестве увлажняющего агента. Отношение лактата натрия к карбонату натрия устанавливают равным 1:1,1:2 и 1:3.

Каждый тестируемый фильтр подсоединяют к указанной выше содержащей табак секции, и получают образец сигареты для испытаний, а затем величину поступления формальдегида (мкг/сигарета) в струе дыма на одну сигарету измеряют по описанному выше методу. Результаты приведены в виде гистограммы на фиг.7. Из фиг.7 видно, что поступление формальдегида в струе дыма может быть эффективно снижено с помощью базового фильтра, в который вводят карбонат натрия и лактат натрия в соотношении 1:1 или 1:2.

Промышленное применение

Сигаретный фильтр согласно настоящему изобретению позволяет эффективно снизить количество альдегидов, содержащихся в струе сигаретного дыма.

Сигаретный фильтр включает в себя фильтрующую среду, содержащую неорганическое основное вещество из группы, включающей карбонат натрия, карбонат калия, бикарбонат натрия, бикарбонат калия, бикарбонат аммония, фосфат натрия, фосфат калия, динатрийгидрофосфат, дикалийгидрофосфат, дигидрофосфат натрия, дигидрофосфат калия и дигидрофосфат аммония, и увлажняющий агент из группы, включающей глицерин, пропионат натрия и лактат натрия. Неорганическое основное вещество содержится в количестве от 3,5 мг до 10,5 мг. Отношение неорганического основного вещества к увлажняющему агенту находится в интервале от 1:1 до 1:2. Технический результат - эффективное снижение количества альдегидов, содержащихся в струе сигаретного дыма. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сигаретный фильтр, включающий в себя фильтрующую среду, содержащую неорганическое основное вещество, выбранное из группы, включающей карбонат натрия, карбонат калия, бикарбонат натрия, бикарбонат калия, бикарбонат аммония, фосфат натрия, фосфат калия, динатрийгидрофосфат, дикалийгидрофосфат, дигидрофосфат натрия, дигидрофосфат калия и дигидрофосфат аммония, и увлажняющий агент, выбранный из группы, включающей глицерин, пропионат натрия и лактат натрия, в котором неорганическое основное вещество содержится в количестве от 3,5 до 10,5 мг.2. Сигаретный фильтр по п.1, в котором отношение неорганического основного вещества к увлажняющему агенту находится в интервале от 1:1 до 1:2.