ФИЛЬТР ДЛЯ СИГАРЕТ Российский патент 2008 года по МПК A24D3/14 

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками.

Вещества, образующиеся при пиролизе табака и вдыхаемые курильщиками, обладают широким спектром вредного воздействия.

В процессе курения образуются также свободные радикалы. Исследования показывают, что свободные радикалы обладают мутагенными свойствами, способствуют образованию рака дыхательных путей, сердечно-сосудистым заболеваниям. Известные в настоящее время фильтры для сигарет недостаточно эффективно сорбируют содержащиеся в табачном дыме токсические вещества, поэтому задача усовершенствования таких фильтров является актуальной.

Известны различные фильтры, уменьшающие содержание токсических веществ в табачном дыме, выполненные из волокон органического полимера, например ацетатного, целлюлозного или ацетатцеллюлозного волокна с нанесенными на него или размещенными между волокнами веществами (добавками), обладающими адсорбционными свойствами. В качестве таких веществ могут использоваться простые вещества типа растворимых в воде солей двухвалентных металлов (например, ацетат железа, ацетат меди, сульфат цинка и т.д.), легко связывающих никотин (Патент США №4397321, кл. А24D 15/28, 1983), и органических кислот (например, салициловая), связывающих содержащиеся в табачном дыме альдегиды (Патент РФ №2045921, кл. А24D 3/16, 1995). Адсорбирующие вещества, входящие в состав табачных фильтров, могут быть сложными синтетическими веществами или веществами природного происхождения. Известны фильтры, содержащие добавку полисахаридов для снижения мутагенного эффекта конденсата табачного дыма (Патент РФ №2096005, кл. А24D 3/08, 1997). Известны фильтры, в состав которых входят в качестве адсорбентов биологические добавки, например, мицеллий Polyporaceae bacidiomycetes (Патент США №4735218, кл. А24D 3/08, 1988) или водоросли хлорелла и спирулина в сочетании с активированным углем (Патент США №4756319, кл. А24D 3/14, 1988), которые повышают эффективность сорбции ароматических углеводородов.

Известен фильтр для сигарет, содержащий комбинированную добавку, нанесенную на волокна бумажного полотна, состоящую из твердого и жидкого сорбентов, в качестве жидкого сорбента применяют водный раствор сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра, а твердым сорбентом является порошкообразная гидроокись кальция в количестве 9-18% к массе фильтра (Патент РФ №2197877, кл. А24D 3/06, опубл. 10.02.2003).

Известный фильтр позволяет комплексно удалять вредные компоненты из твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма, однако он недостаточно полно улавливает N-нитрозосоединения.

Наиболее ближайшим к заявляемому фильтру - прототипом является фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей (секций) и размещенного между этими секциями адсорбирующего средства в виде лигнина в количестве 22-66 мг/сигарету. (Патент РФ №2010545, кл. А24D 3/14, опубл. 15.04.94). Известный фильтр позволяет снизить в табачном дыме содержание смолы, никотина, окиси углерода и летучих нитрозаминов в среднем на 20,2% - по смоле; на 68,5% - по никотину; на 58,8% - по окиси углерода и на 87,5% - по летучим нитрозаминам. Лигнин является одним из основных структурных компонентов растений, особенно древесины. Известный фильтр недостаточно эффективно улавливает вредные компоненты твердожидкой и газовой фазы сигаретного дыма, в частности окись азота.

Технической задачей изобретения является повышение избирательной селективной способности фильтра к улавливанию токсических компонентов сигаретного дыма.

Поставленная техническая задача достигается тем, что фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей, выполненных из волокон органического полимера с адсорбирующим средством между этими частями, в качестве адсорбирующего средства содержит дигидрокверцетин (ДКВ) в количестве 4-40 мг/сигарету. При этом ДКВ может быть использован в виде тонко измельченного порошка с размером частиц 5-20 мкм или гранул с диаметром не более 0,2 мм.

Дигидрокверцетин (ДКВ) - флавоноид природного происхождения, обладающий широким спектром биологической активности, в частности обладающий высочайшей степенью антиоксидантной активности, естественный консервант, источник витамина Р. Структура ДКВ, получаемого путем механического размола, практически не содержит измененных элементов и наиболее соответствует ДКВ в его природном состоянии.

Предложенный фильтр для сигарет конструктивно может быть выполнен всеми известными технологическими способами, которые используются при изготовлении комбинированных сигаретных фильтров с твердыми сорбирующими добавками.

Сигареты изготавливают из табачной мешки, максимально приближенной к производственной для сигарет полного вкуса, с использованием высокотлеющей сигаретной бумаги, перфорированного ободка и целлюлозного, ацетатцеллюлозного или ацетатного фильтра длиной 20 мм. В состав фильтра вводят дополнительной прослойкой дигидрокверцетин в виде порошка, преимущественно в количестве 4-25 мг/сигарету, или гранул, преимущественно в количестве 10-40 мг/сигарету. Контролем служат сигареты, изготовленные из этой же табачной мешки, с такой же сигаретной обводковой бумаги и такими же фильтрами без введения дигидрокверцетина.

Затем каждую партию сигарет выдерживают в климатических шкафах и рассортировывают на специальных весах по массе на несколько групп. После этого все группы сигарет пропускают через прибор по определению сопротивления затяжки и к проведению исследований токсичности дыма отбирают только те сигареты, колебание сопротивления затяжки которых составляет не более ±5% от среднего значения.

Затем определяют содержание влажного и сухого конденсата в дыме сигарет, окиси углерода, смолы, никотина, окиси азота и летучих нитрозаминов.

Определяющим отличием заявляемого фильтра является использование в качестве адсорбирующего средства порошкообразного или гранулированного дигидрокверцетина в экспериментально подобранном оптимальном количестве 4-40 мг/сигарету, что позволяет расширить спектр канцерогенных и токсичных веществ, поглощаемых из табачного дыма, и существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Провели исследование эффективности улавливания токсичных компонентов сигаретного дыма (никотина, смолы, окиси углерода, окиси азота) исследуемыми фильтрами с порошкообразным ДКВ.

Для этой цели лабораторным способом была изготовлена партия сигарет (150 штук) с комбинированными фильтрами, в которых между первой (наружная) и второй (внутренней) секцией, выполненных из ацетатного волокна, разместили прослойку сорбента в виде порошкообразного ДКВ в количестве 4-25 мг/сигарету. Сигареты прокуривали согласно требованиям ИСО на стандартный кембриджский фильтр. Содержимое кембриджского фильтра элюировали в абсолютном этиловом спирте. Содержание никотина в элюате определяли спектрофотометрически при длине волны 259 нм. Содержание смолы определяли расчетным методом по разнице между количеством сухого конденсата и никотина. Определение окиси углерода проводили на газоанализаторе фирмы "Боргвальд" спектрофотометрическим методом в инфракрасной области спектра. Для определения количества летучих N-нитросоединений и окиси азота использовали жидкостные ловушки с цитратно-фосфатным буфером (рН 4,5), содержащим 20 мМ аскорбиновой кислоты.

Курительные свойства сигарет оценивали методом дегустации, путем сравнения опытных и контрольных образцов по стобальной системе, согласно методике, утвержденной Всероссийским НИИ табака, махорки и табачных изделий в 1997 г. Результаты исследований представлены в табл.1.

Пример 2.

Эффективность улавливания токсичных компонентов сигаретного дыма исследовали на ацетатцеллюлозных фильтрах аналогично примеру 1, за исключением того, что ДКВ использовали в виде гранул с диаметром 0,1-0,2 мм, в количестве 10-40 мг на сигарету.

Результаты исследований представлены в табл.1.

Результаты исследований показали, что при использовании дигидрокверцетина в качестве дополнительного сорбента в фильтре содержание сухого дымоконденсата, смолы, никотина, окиси углерода, окиси азота и летучих нитрозаминов значительно снижается в среднем на 88,3% по дымоконденсату; на 61,7% - по смоле; на 44,9% - по никотину; на 64,7% - по окиси углерода; на 56,9% по окиси азота и на 82,7% - по летучим нитрозаминам.

Таким образом, исследования по изучению влияния сухого дигидрокверцетина (в виде тонко измельченного порошка или гранул) на токсичность дыма сигарет показали, что ДКВ обладает высокой поглощающей способностью и увеличивает адсорбирующую способность фильтров по отношению к смоле на 41,5%, к окиси углерода - на 5,9%, окиси азота - на 56,9% по сравнению с прототипом.

Высокая поглотительная и селективная способность ДКВ к исследованным химическим соединениям объясняется следующими его особенностями химической и физической структуры, а также самим механизмом фильтрации табачного дыма.

В процессе фильтрации дыма участвуют два основных механизма: диффузия и прямое улавливание частиц дыма, размер которых находится в диапазоне 0,1-1,0 мкм.

Окись углерода, канцерогенные летучие N-нитрозосоединения, окись азота (NO) находятся в дыме в состоянии газовой фазы и поэтому взаимодействуют со структурными элементами ДКВ (фенольными соединениями), которые обладают высокой способностью ингибировать образование свободных радикалов и реакцию нитрозирования. С другой стороны, имея большую поглотительную поверхность, ДКВ эффективно поглощает ионы металлов, которые осаждаются на частичках дыма, поглощаемых прямым улавливанием частиц. Так как ДКВ - твердый сорбент, то он, естественно, создает падение давления, что, в свою очередь, увеличивает удаление смол из главной струи дыма.

В газовой фазе сигаретного дыма самым негативным свободным радикалом является окись азота (NO), которая в процессе курения принимает участие в последовательности реакций, в результате которых образуются двуокись азота, изопреновые радикалы, перекисные и алкоксильные радикалы. В смоле сигаретного дыма содержатся микроэлементы, которые также вовлекаются во многие реакции с образованием свободных радикалов.

По сравнению с известными фильтрами, предлагаемый фильтр для сигарет, выполненный из целлюлозного, ацетатцеллюлозного или ацетатного волокна с адсорбирующим ДКВ, эффективно поглощает окись углерода, окись азота, смолу, никотин, канцерогенные металлы и летучие N-нитрозосоединения, что позволяет существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов на клетки легких и снизить риск заболевания раком легкого.

Таким образом, предлагаемый фильтр, сохраняя вкусовые качества известных сигарет, позволяет снизить риск заболевания злокачественными новообразованиями, связанными с курением.

Достоинством предложенного фильтра является также и то, что технология его изготовления довольно проста, так как введение ДКВ осуществляется простым заполнением выделенного для этой цели объема фильтра, что снижает стоимость сигарет.

Таблица
Фильтр для сигарет№ примераСодержание ДКВ, мг/сигСодержание компонентов табачного дыма, мг/сигКонденсатСмолаНикотинСОNOЛетучие нитрозаминыКонтроль-11,8419,81,3811,5735078Пример 1, порошкообразный ДКВ41,538,70,824,3617614,1251,357,10,794,0615713,6Пример 2, гранулированный ДКВ101,447,80,804,2115113,8401,196,70,613,6712012,4

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при изготовлении сигарет с комбинированными фильтрами, содержащими прослойки с сорбентами, улавливающими часть токсических продуктов пиролиза табака. Фильтр для сигарет состоит из отдельных частей, выполненных из волокон органического полимера с адсорбирующим средством между этими частями, в качестве которого используют дигидрокверцетин в количестве 4-40 мг/сигарету. При этом дигидрокверцетин может быть использован в виде тонко измельченного порошка с размером частиц 5-20 мкм или гранул с диаметром не более 0,2 мм. Фильтр эффективно поглощает из сигаретного дыма окись углерода, окись азота, смолу, никотин, канцерогенные металлы и летучие N-нитрозосоединения, что позволяет существенно снизить негативное воздействие свободных радикалов и снизить риск заболевания раком легкого. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Фильтр для сигарет, состоящий из отдельных частей, выполненных из органического полимерного целлюлозосодержащего или ацетатного волокна, и размещенного между этими частями адсорбирующего средства, отличающийся тем, что в качестве адсорбирующего средства используют дигидрокверцетин в виде порошка или гранул в количестве 4-40 мг на сигарету.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что дигидрокверцетин в виде порошка используют в количестве 4-25 мг на сигарету, а в виде гранул - в количестве 10-40 мг на сигарету.3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что размер частиц порошкообразного дигидрокверцетина составляет 5-20 мкм, а диаметр гранул - 0,1-0,2 мм.