СИСТЕМА НАГРЕВАНИЯ ТАБАКА И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ НЕЕ Российский патент 2025 года по МПК A24F40/57 A24F40/10 A24F40/465 

Область изобретения

Изобретение относится к области табачных продуктов, в частности к системе нагревания табака и способу генерирования аэрозоля для нее.

Предпосылки изобретения

Новые табачные продукты представляют собой появляющиеся стратегические табачные продукты, и нагреваемые табачные продукты являются одними из продуктов с большими перспективами развития в этой области. Принцип работы заключается в том, что табачные материалы поглощают тепло от источника тепла посредством теплопередачи, чтобы производить аэрозоли. Используя воздух в качестве носителя, аэрозоли, генерируемые после нагревания табачного субстрата, доставляются в ротовую полость для потребления потребителями после определенного изменения (такого как охлаждение, ароматизация, фильтрация и т. д.). Нагревательная программа источника тепла оказывает большое влияние на сенсорные качества нагретых табачных продуктов, что позволяет контролировать высвобождение ключевых веществ дыма, влияя на распределение температуры табачного материала нагреваемого табачного продукта.

В настоящее время нагревательная программа, принятая в обычных нагреваемых табачных продуктах, представляет собой трехступенчатую кривую регулирования температуры, показывающую тенденцию изменения температуры «высокая-низкая-высокая» (номер патента: CN201380037681), и максимальная температура нагревания курительного набора составляет ниже 400 °C, хотя можно понять, что курительный набор нагревается без горения, и генерируются аэрозоли, характерные вещества табачных материалов выделяются не полностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы преодолеть существующие дефекты, настоящее изобретение обеспечивает систему нагревания табака и способ генерирования аэрозоля для нее.

Обеспечены система нагревания табака и способ генерирования аэрозоля для нее. Система нагревания табака содержит устройство для нагревания табака и табачный продукт. Табачный продукт размещен в устройстве для нагревания табака. Устройство для нагревания табака выполнено с возможностью нагревания табачного продукта путем управления устройством для нагревания табака на основе параметра температуры воспламенения табачного материала.

Необязательно устройство для нагревания табака содержит модуль питания, модуль управления и полость для размещения табачного продукта, причем модуль питания сообщается с модулем управления, а модуль управления сообщается с нагревательным элементом, коаксиально размещенным в полости для размещения табачного продукта.

Причем табачный продукт содержит табачную секцию и функциональную секцию мундштука, причем секция удаления дыма также расположена между табачной секцией и функциональной секцией мундштука, и табачная секция, функциональная секция мундштука и секция удаления дыма обернуты и соединены вместе внешним оберточным материалом.

Причем секция удаления дыма представляет собой колонну, содержащую полостную конструкцию, и по меньшей мере одно сквозное отверстие в боковой стенке, сообщающееся с полостной конструкцией, открыто на боковой стенке колонны, при этом коаксиальное сквозное отверстие выполнено во внешнем оберточном материале в положении, соответствующем сквозному отверстию в боковой стенке.

Причем в полости для размещения табачного продукта предусмотрен уплотнительный элемент, причем, когда табачный продукт вставляют в полость для размещения табачного продукта, уплотнительный элемент выполнен с возможностью герметизации табачной секции табачного продукта таким образом, чтобы внешний поток воздуха не проходил через табачную секцию; при этом нагревательный элемент находится близко к табачной секции.

Необязательно нагревательный элемент представляет собой один или более из чашеобразных, листовидных или игольчатых элементов, и чашеобразный нагревательный элемент расположен на внутренней стенке полости для размещения табачного продукта, а листовидные или игольчатые нагревательные элементы расположены на центральной оси полости для размещения табачного продукта.

Необязательно устройство для нагревания табака может дополнительно содержать датчик определения содержания кислорода, причем модуль управления сообщается с датчиком определения содержания кислорода, а датчик определения содержания кислорода сообщается с полостью для размещения табачного продукта через микропроход для воздуха.

Предпочтительно нагревательный элемент может представлять собой чашу кругового нагрева, лист центрального нагрева, иглу центрального нагрева, электромагнитный нагревательный элемент или микроволновой нагревательный элемент.

Способ генерирования аэрозоля включает следующие этапы:

активацию нагревательного элемента для нагрева табачной секции;

получение кривой изменения, соответствующей взаимосвязи и функции с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции способом термогравиметрии или способом горячей стадии и сохранение их в схеме управления;

получение кривой изменения концентрации кислорода во времени табачной секции или в зависимости от времени всасывания табачной секции с помощью автономного способа определения с заданной настройкой и сохранение ее в схеме управления;

вызов данных об изменении концентрации кислорода схемой управления и регулировка выходной мощности, подающейся на нагревательный элемент в режиме реального времени, в соответствии с кривой изменения, соответствующей взаимосвязью и функцией с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции, чтобы гарантировать, что температура нагревательного элемента находится ниже кривой изменения температуры воспламенения табачного материала.

Необязательно кривая изменения концентрации кислорода во времени табачной секции или в зависимости от времени всасывания табачной секции получена в режиме реального времени с помощью датчика определения содержания кислорода.

Настоящее изобретение обеспечивает систему нагревания табака и способ генерирования аэрозоля для нее. Во-первых, нагреваемый табачный продукт должен обеспечивать, чтобы табачный материал не горел в процессе использования, и, во-вторых, чем полнее высвобождаются ароматические вещества из табачного материала, тем лучше его сенсорные качества. Количество высвобождающихся ароматических веществ тесно связано с температурой нагревания. Получая кривую изменения температуры воспламенения табачного материала и устанавливая нагревательную программу устройства для нагревания табака в точном соответствии с кривой изменения, можно гарантировать, что табачный материал не горит, и в то же время обеспечить максимальное высвобождение ароматических веществ табачного материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Вышеуказанные и другие аспекты и особенности настоящего изобретения будут понятны из следующего описания вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых представлено следующее.

На фиг. 1 приведен схематический вид устройства в виде курительного набора.

На фиг. 2 приведен схематический вид устройства в виде табачного продукта.

На фиг. 3 приведен схематический вид направления потока воздуха нагретого табачного продукта.

На фиг. 4 приведено схематическое изображение кривой, представляющей температуру воспламенения, изменяющуюся в зависимости от концентрации кислорода.

На фиг. 5 приведено схематическое изображение кривой, представляющей изменение концентрации кислорода в зависимости от времени нагревания.

На фиг. 6 приведено схематическое изображение кривой нагревания курительного набора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Устройство нагревания табака и способ генерирования аэрозоля для него, обеспеченные настоящим изобретением, будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы и конкретные варианты осуществления.

Пример 1

На фиг. 1-3 показано устройство нагревания табака и способ генерирования аэрозоля для него. Устройство нагревания табака содержит курительный набор 1 и табачный продукт 2. Табачный продукт 2 размещен в курительном наборе 1. Курительный набор 1 нагревает табачный продукт 2 путем управления курительным набором 1 на основе параметров температуры воспламенения табачного материала.

Курительный набор 1 содержит модуль 11 питания, модуль 12 управления и полость 14 для размещения табачного продукта, причем модуль 11 питания сообщается с модулем 12 управления, а модуль 12 управления сообщается с нагревательным элементом, коаксиально размещенным в полости 14 для размещения табачного продукта.

Табачный продукт 2 содержит табачную секцию 21 и функциональную секцию 22 мундштука, причем секция 23 удаления дыма также расположена между табачной секцией 21 и функциональной секцией 22 мундштука, и табачная секция 21, функциональная секция 22 мундштука и секции 23 удаления дыма обернуты и соединены вместе посредством внешнего оберточного материала.

Секция 23 удаления дыма представляет собой колонну, содержащую полостную конструкцию, и по меньшей мере одно сквозное отверстие 24 в боковой стенке, сообщающееся с полостной конструкцией, открыто на боковой стенке колонны, и коаксиальное сквозное отверстие выполнено во внешнем оберточном материале в положении, соответствующем сквозному отверстию 24 в боковой стенке.

Уплотнительный элемент 141 размещен в полости 14 для размещения табачного продукта, и когда табачный продукт 2 вставляется в полость 14 для размещения табачного продукта, уплотнительный элемент 141 герметизирует табачную секцию 21 табачного продукта 2, чтобы гарантировать, что внешний поток воздуха не может проходить через табачную секцию 21. Нагревательный элемент находится в непосредственной близости от табачной секции 21.

Способ генерирования аэрозоля включает следующие этапы:

активация нагревательного элемента для нагрева табачной секции;

получение кривой изменения, соответствующей взаимосвязи и функции с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции способом термогравиметрии или способом горячей стадии и сохранение их в схеме управления;

получение кривой изменения концентрации кислорода во времени (или в зависимости от времени всасывания) табачной секции с помощью автономного способа определения с заданной настройкой и сохранение в схеме управления;

вызов данных об изменении концентрации кислорода схемой управления и регулировка выходной мощности, подающейся на нагревательный элемент в режиме реального времени в соответствии с кривой изменения, соответствующей взаимосвязью и функцией с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции, чтобы гарантировать, что температура нагревательного элемента находится близко к кривой изменения температуры воспламенения табачного материала и ниже ее.

Пример 2

Курительный набор 1 может дополнительно содержать датчик 13 определения содержания кислорода, модуль 12 управления сообщается с датчиком 13 определения содержания кислорода, а датчик 13 определения содержания кислорода сообщается с полостью 14 для размещения табачного продукта через микропроход 15 для воздуха.

Кривая изменения концентрации кислорода во времени (или в зависимости от времени всасывания) табачной секции может быть получена в режиме реального времени с помощью датчика 13 определения содержания кислорода.

Как показано на фиг. 4-6, при определенном состоянии табачного материала температура воспламенения табачного материала изменяется в зависимости от изменения концентрации кислорода. Кривая нагревания курительного набора получается путем сопоставления кривой изменения с концентрацией кислорода при температуре воспламенения и кривой изменения концентрации кислорода во времени табачной секции табачного продукта.

Нагревательная программа (программа повышения температуры) нагретого табачного продукта устанавливается в точном соответствии с кривой изменения температуры воспламенения табачного материала, и ордината точки, соответствующая абсциссе нагревательной программы, немного ниже ординаты, соответствующей точке с той же абсциссой на кривой изменения температуры воспламенения табачного материала, предпочтительно ниже на 5°С.

В таблице 1 показано сравнение количества высвобождающихся ключевых веществ из дыма, а в таблице 2 показано сравнение остатков ключевых веществ в табачных секциях после всасывания.

Таблица 1.

Кривая нагревания TPM (мг/сиг) Глицерол (мг/сиг) Никотин (мг/сиг) Влага (мг/сиг) Управление температурой воспламенения 47,98 13,53 2,69 11,63 Высокая-низкая-высокая 40,25 10,49 2,12 9,30

Таблица 2.

Режим подачи потока воздуха Глицерол (мг/сиг) Никотин (мг/сиг) NSC ND (Не обнаружено) ND (Не обнаружено) HNB 2,80 0,8

С помощью испытания всасывания CHI сравнивается количество высвобождающихся ключевых веществ (TPM, глицерин, никотин, влага) в твердых частицах дыма при различных кривых нагревания; твердые частицы собираются с использованием фильтра Cambridge, TPM взвешивается после завершения всасывания, а вещества дыма (глицерин, никотин, влага) в твердых частицах определяются с использованием газовой хроматографии. Причем экстрагентом глицерина является метанол, а экстрагентом воды и никотина является изопропанол.

В таблице 1 и таблице 2 показано, что в настоящем изобретении, путем получения кривой изменения температуры воспламенения табачных материалов и установки нагревательной программы для курительного набора, точно соответствующей кривой изменения температуры воспламенения, количество высвобождающихся ключевых веществ из табачной секции во время нагревательной программы примерно на 20 % выше, чем количество высвобожденного из табачной секции при традиционных «высокая-низкая-высокая» повышении температуры и нагревательной программе. Ключевые вещества выделяются в большей степени, и после курения в табачной секции остается мало остатков ключевых веществ.

Наконец, следует отметить, что вышеуказанные варианты осуществления используются только для описания технических решений настоящего изобретения, а не для ограничения их технических способов. Настоящее изобретение может быть распространено на другие модификации, изменения, области применения и варианты осуществления в процессе применения, и поэтому считается, что все такие модификации, изменения, области применения и варианты осуществления соответствуют сущности и объему идеи настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к табачной промышленности, в частности к системам, имитирующим процесс табакокурения. Система нагревания табака содержит устройство для нагревания табака и табачный продукт. Табачный продукт размещен в устройстве для нагревания табака. Устройство для нагревания табака выполнено с возможностью нагревания табачного продукта путем управления устройством для нагревания табака на основе параметра температуры воспламенения табачного материала. Для осуществления способа генерирования аэрозоля активируют нагревательный элемент для нагрева табачной секции. Получают кривую изменения, соответствующую взаимосвязи и функции с концентрацией кислорода, температуры воспламенения табачного материала табачной секции, способом термогравиметрии или способом горячей стадии и сохранение их в схеме управления. Получают кривую изменения концентрации кислорода во времени табачной секции или в зависимости от времени всасывания табачной секции с помощью автономного способа определения с заданной настройкой и сохраняют ее в схеме управления. Вызывают данные об изменении концентрации кислорода схемой управления и регулируют выходную мощность, подаваемую на нагревательный элемент в режиме реального времени в соответствии с кривой изменения, соответствующей взаимосвязи и функции с концентрацией кислорода, температуры воспламенения табачного материала табачной секции, чтобы гарантировать, что температура нагревательного элемента находится ниже кривой изменения температуры воспламенения табачного материала. Достигается технический результат – исключение горения табачных материалов и повышение степени высвобождения ароматических веществ. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

1. Система нагревания табака, причем система нагревания табака содержит устройство (1) для нагревания табака и табачный продукт (2), отличающаяся тем, что табачный продукт (2) размещен в устройстве (1) для нагревания табака, а устройство (1) для нагревания табака выполнено с возможностью нагревания табачного продукта (2) путем управления устройством (1) для нагревания табака на основе параметра температуры воспламенения табачного материала.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (1) для нагревания табака содержит модуль (11) питания, модуль (12) управления и полость (14) для размещения табачного продукта (2), причем модуль (11) питания сообщается c модулем (12) управления, а модуль (12) управления сообщается с нагревательным элементом, коаксиально размещенным в полости (14) для размещения табачного продукта (2).

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что табачный продукт (2) содержит табачную секцию (21) и функциональную секцию (22) мундштука, причем секция (23) удаления дыма также расположена между табачной секцией (21) и функциональной секцией (22) мундштука, и табачная секция (21), функциональная секция (22) мундштука и секция (23) удаления дыма обернуты и соединены вместе внешним оберточным материалом.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что секция (23) удаления дыма представляет собой колонну, содержащую полостную конструкцию, и по меньшей мере одно сквозное отверстие (24) в боковой стенке, сообщающееся с полостной конструкцией, открыто на боковой стенке колонны, коаксиальное сквозное отверстие выполнено во внешнем оберточном материале в положении, соответствующем сквозному отверстию в боковой стенке.

5. Система по любому из пп. 2-4, отличающаяся тем, что в указанной полости (14) для размещения табачного продукта (2) предусмотрен уплотнительный элемент (141), причем, когда табачный продукт (2) вставляют в полость (14) для размещения табачного продукта (2), указанный уплотнительный элемент (141) выполнен с возможностью герметизации табачной секции (21) табачного продукта (2) таким образом, чтобы внешний поток воздуха не проходил через табачную секцию (21); при этом нагревательный элемент находится близко к табачной секции (21).

6. Система по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что нагревательный элемент представляет собой один или более из чашеобразных, листовидных или игольчатых элементов, и чашеобразный нагревательный элемент расположен на внутренней стенке полости (14) для размещения табачного продукта (2), а листовидные или игольчатые нагревательные элементы расположены на центральной оси полости (14) для размещения табачного продукта (2).

7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что устройство (1) для нагревания табака дополнительно содержит датчик (13) определения содержания кислорода, модуль (12) управления сообщается с датчиком (13) определения содержания кислорода, а датчик (13) определения содержания кислорода сообщается с полостью (14) для размещения табачного продукта (2) через микропроход (15) для воздуха.

8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что нагревательный элемент представляет собой чашу кругового нагрева, лист центрального нагрева, иглу центрального нагрева, электромагнитный нагревательный элемент или микроволновой нагревательный элемент.

9. Способ генерирования аэрозоля для системы нагревания табака по любому из пп. 3–8, при этом способ генерирования аэрозоля включает следующие этапы:

активацию нагревательного элемента для нагрева табачной секции;

получение кривой изменения, соответствующей взаимосвязи и функции с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции способом термогравиметрии или способом горячей стадии и сохранение их в схеме управления;

получение кривой изменения концентрации кислорода во времени табачной секции или в зависимости от времени всасывания табачной секции с помощью автономного способа определения с заданной настройкой и сохранение ее в схеме управления;

вызов данных об изменении концентрации кислорода схемой управления и регулировку выходной мощности, подающейся на нагревательный элемент в режиме реального времени, в соответствии с кривой изменения, соответствующей взаимосвязью и функцией с концентрацией кислорода температуры воспламенения табачного материала табачной секции, чтобы гарантировать, что температура нагревательного элемента находится ниже кривой изменения температуры воспламенения табачного материала.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что кривая изменения концентрации кислорода во времени табачной секции или в зависимости от времени всасывания табачной секции получена в режиме реального времени с помощью датчика (13) определения содержания кислорода.