專(zhuān)利名稱(chēng)：吸煙用過(guò)濾嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸煙用過(guò)濾嘴(filter for smoking)。
背景技術(shù)：
為了從煙草的煙中除去有害物質(zhì)，人們已經(jīng)提出向香煙的過(guò)濾嘴添加各種吸附劑和改性劑。
然而，由于具有高沸點(diǎn)的組分，例如苯并芘的行為表現(xiàn)與顆粒相同，因此，難以利用常規(guī)的吸煙用過(guò)濾嘴選擇性地除去具有高沸點(diǎn)的組分。
例如，日本專(zhuān)利公開(kāi)No.60-110333公開(kāi)了一種由含有粒狀藍(lán)綠螺旋藻的乙酸纖維制成的吸煙用過(guò)濾嘴。在該現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)道了使煙草的煙通過(guò)管路，該管路裝有攜帶藍(lán)綠螺旋藻的過(guò)濾嘴，從而測(cè)定相對(duì)于沒(méi)有攜帶藍(lán)綠螺旋藻的過(guò)濾嘴的吸附除去率。尼古丁的除去率為42.4％，焦油的除去率為53.2％，3，4-苯并芘的除去率為75.1％。
另一方面，日本專(zhuān)利公開(kāi)No.62-79766提出了一種通過(guò)卷繞攜帶木蹄層孔菌(Fomes annosus)/靈芝(Ganoderma lucidum)經(jīng)加工混合形成的綿狀物或雜色彩絨革蓋菌(Coriolus versicolor)的顆粒/粗綿狀物的片狀載體而制備的吸煙用過(guò)濾嘴。據(jù)報(bào)道，各個(gè)過(guò)濾嘴的3，4-苯并芘除去率分別為62％和35％。
然而，如上列舉的常規(guī)吸煙用過(guò)濾嘴不能充分地從吸煙用過(guò)濾嘴除去高沸點(diǎn)組分。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種包含過(guò)濾介質(zhì)(filter medium)的吸煙用過(guò)濾嘴，并具有加熱過(guò)濾介質(zhì)或者加熱過(guò)濾介質(zhì)周邊的工具(means)。
本發(fā)明使用的加熱過(guò)濾介質(zhì)周邊的工具并不是用于直接加熱過(guò)濾介質(zhì)，而是包括，例如，用于從紙片(chip paper)包裹的過(guò)濾介質(zhì)的外部間接加熱的吸煙制品(smoking article)(香煙嘴(cigarette holder))。
在本發(fā)明的吸煙用過(guò)濾嘴中，過(guò)濾介質(zhì)優(yōu)選由耐熱纖維形成。希望由耐熱纖維形成的過(guò)濾嘴表現(xiàn)出熱穩(wěn)定性，從而使得加熱至約300℃時(shí)過(guò)濾嘴也不會(huì)改性。
在本發(fā)明的吸煙用過(guò)濾嘴中，過(guò)濾介質(zhì)優(yōu)選為能夠基本上100％除去顆粒的高效過(guò)濾嘴。術(shù)語(yǔ)“高效過(guò)濾嘴”是指能夠基本上100％的除去煙草煙中含有的顆粒組分以及能夠基本上完全透過(guò)蒸氣組分的過(guò)濾嘴?？梢允垢咝н^(guò)濾嘴的纖維直徑和通風(fēng)阻力基本上與普通過(guò)濾嘴相同。更具體地講，高效過(guò)濾嘴優(yōu)選具有亞微米至幾十微米的纖維直徑以及不高于200mmH2O的通風(fēng)阻力。
此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的特征在于通過(guò)加熱進(jìn)行過(guò)濾而改變煙的氣液分配，因此，即使當(dāng)加熱的煙通過(guò)未加熱的過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，也能夠期待相同的效果。因此，可以在通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)之前加熱煙，從而改變氣液分配，然后再使煙通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)。更具體地講，可以直接在燃燒錐(combusition cone)的后方設(shè)置高效過(guò)濾嘴。在氣溶膠香煙，例如AIRS(注冊(cè)商標(biāo))的情況下，發(fā)煙部分是不改變的，因此，可以直接在發(fā)煙部分的后方設(shè)置高效過(guò)濾嘴。而且，如果與低延燒性卷煙紙結(jié)合使用高效過(guò)濾嘴，由于自燃率低，因此，可以通過(guò)足夠縮短煙草部分而設(shè)置過(guò)濾介質(zhì)。
在本發(fā)明的吸煙用過(guò)濾嘴中使用的加熱工具優(yōu)選能夠?qū)⑦^(guò)濾介質(zhì)的溫度控制在100℃～200℃?？梢砸?xún)呻A段或兩階段以上的方式，例如200℃和100℃等，調(diào)節(jié)過(guò)濾嘴溫度。本發(fā)明的吸煙用過(guò)濾嘴可以進(jìn)一步包括冷卻部位。本發(fā)明的吸煙用過(guò)濾嘴還可以進(jìn)一步與作為吸附劑的木炭或?qū)訝盍姿猁}和其它添加劑組合使用。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)加熱能夠蒸發(fā)必需的有助于煙草煙中香味的組分、而不蒸發(fā)高沸點(diǎn)組分，可選擇性地過(guò)濾具有高沸點(diǎn)的組分。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1表示將香煙安裝于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸煙用過(guò)濾嘴的狀態(tài)；圖2表示用于自動(dòng)吸煙試驗(yàn)的裝置結(jié)構(gòu)；圖3表示過(guò)濾嘴溫度和每種組分的釋放量之間的關(guān)系；圖4表示過(guò)濾嘴溫度和尼古丁對(duì)焦油的釋放量的比(N/T比例)之間的關(guān)系；
圖5表示過(guò)濾嘴溫度和每種組分的透過(guò)率之間的關(guān)系；圖6是表示將另一香煙安裝于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸煙用過(guò)濾嘴的狀態(tài)；圖7表示每種煙組分的蒸汽壓及其透過(guò)率之間的關(guān)系；圖8表示將磷酸鋯添加至根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸煙用過(guò)濾嘴的狀態(tài)；圖9是表示通過(guò)添加或未添加磷酸鋯的吸煙用過(guò)濾嘴的尼古丁和芳香胺類(lèi)的釋放量的圖表；圖10表示以?xún)呻A段的方式對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸煙用過(guò)濾嘴進(jìn)行溫度控制的狀態(tài)；圖11是分別表示通過(guò)一個(gè)階段溫度控制和兩個(gè)階段溫度控制的吸煙用過(guò)濾嘴的尼古丁和芳香胺類(lèi)的釋放量的圖表。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1表示將香煙安裝于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸煙用過(guò)濾嘴的狀態(tài)。如圖1所示，在吸煙用過(guò)濾嘴1中設(shè)置用作高效過(guò)濾介質(zhì)2的HEPA過(guò)濾嘴(高效粒狀空氣過(guò)濾器)以及環(huán)繞高效過(guò)濾介質(zhì)2的加熱器3。將香煙10安裝于吸煙用過(guò)濾嘴1的前端。在吸煙過(guò)程中，通過(guò)加熱器3，對(duì)高效過(guò)濾介質(zhì)2進(jìn)行加熱。
通過(guò)應(yīng)用具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)的裝置而進(jìn)行自動(dòng)吸煙試驗(yàn)。如圖2所示，將設(shè)定在22℃的冷卻器20和橋接(Carbridge)過(guò)濾嘴30安裝于如圖1所示的吸煙用過(guò)濾嘴1的后段，并將自動(dòng)吸煙器40與系統(tǒng)連接。作為香煙10，將切去兩端的香煙安裝于吸煙用過(guò)濾嘴1。在特定的條件下，通過(guò)將高效過(guò)濾介質(zhì)設(shè)定于20℃(未加熱)～300℃的各種溫度而進(jìn)行自動(dòng)吸煙。在6分鐘(6次吸煙)的自動(dòng)吸煙期間，將過(guò)濾嘴溫度保持恒定。
圖3是表示過(guò)濾嘴溫度與焦油(Tar)、尼古丁(Nic)、苯并芘(BaP)和芳香胺(Aas)的各自釋放量的關(guān)系的圖表。另外，在圖表中表示的“空白”顯示包括在22℃下、不通過(guò)HEPA過(guò)濾嘴而進(jìn)行自動(dòng)吸煙的情況的結(jié)果。而且，“H22”等顯示對(duì)高效過(guò)濾介質(zhì)(HEPA過(guò)濾嘴)的設(shè)定溫度。
圖3顯示雖然當(dāng)高效過(guò)濾介質(zhì)的溫度設(shè)定在22℃時(shí)，每種組分的釋放量低，但是，每種組分的釋放量隨著高效過(guò)濾介質(zhì)的溫度的提高而增加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映出高效過(guò)濾介質(zhì)的特征，即，如下所述特征高效過(guò)濾介質(zhì)雖然幾乎100％除去顆粒但幾乎不過(guò)濾蒸汽(除一部分蒸氣組分外)。隨著溫度提高，焦油、尼古丁、苯并芘和芳香胺類(lèi)的各自蒸發(fā)量增加，從而增加了這些組分的釋放量。在蒸發(fā)溫度下煙草煙的組分各自不同，因此，可以理解如果適當(dāng)?shù)貙?duì)高效過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行加熱，以致能夠蒸發(fā)必需的組分、并且不蒸發(fā)預(yù)排除的高沸點(diǎn)組分，就能夠選擇性地除去具有高沸點(diǎn)的組分。
圖4是表示過(guò)濾嘴溫度和尼古丁對(duì)焦油的釋放量的比(N/T比例)的圖表。在焦油中含有幾千種顆粒相組分，這些組分在蒸發(fā)溫度下彼此不同。為此，根據(jù)溫度，焦油和尼古丁的釋放量各自不同。由圖4可以明白當(dāng)過(guò)濾嘴溫度設(shè)定為125℃時(shí)，N/T的比率達(dá)到最高值，該值是空白情況下的N/T比率的8倍左右。
換句話(huà)說(shuō)，可以通過(guò)加熱過(guò)濾介質(zhì)，選擇性地透過(guò)有助于煙草香味、且沸點(diǎn)低于尼古丁的必需組分，從而過(guò)濾焦油中的難易揮發(fā)性的組分。
圖5是表示過(guò)濾嘴溫度和煙草煙的每種組分的透過(guò)率之間的關(guān)系圖表。在圖5中，把空白情況的透過(guò)率設(shè)為1，通過(guò)與該透過(guò)率的相對(duì)值而表示焦油(Tar)、尼古丁(Nic)、苯并芘(Bap)和芳香胺類(lèi)(Aas)的透過(guò)率。在22℃時(shí)，尼古丁幾乎沒(méi)有透過(guò)。然而，尼古丁的透過(guò)率在100℃時(shí)提高至約0.2，在125℃時(shí)提高至約0.5，在200℃時(shí)提高至約0.8，表明隨著溫度升高，透過(guò)率顯著提高。當(dāng)HEPA過(guò)濾嘴的溫度設(shè)定為200℃或200℃以上時(shí)，實(shí)驗(yàn)之后加熱的HEPA過(guò)濾嘴中沒(méi)有檢測(cè)到尼古丁，上述現(xiàn)象可以解釋為幾乎所有尼古丁都透過(guò)HEPA過(guò)濾嘴。然而，據(jù)信透過(guò)的部分尼古丁可能粘附于管道等，而導(dǎo)致?lián)p耗，這使得在200℃或以上溫度下透過(guò)率約為0.8。而且，據(jù)信焦油、苯并芘和芳香胺類(lèi)的透過(guò)率值甚至在300℃也沒(méi)有達(dá)到1的原因是由于蒸發(fā)不充分以及粘附于導(dǎo)管而導(dǎo)致的損耗。如果將過(guò)濾嘴的溫度設(shè)定在125℃～150℃的范圍內(nèi)，吸煙中不需要的苯并芘和芳香胺類(lèi)幾乎沒(méi)有透過(guò)，并且有助于煙草香味、具有低于尼古丁的沸點(diǎn)的必需成分能夠被選擇性的透過(guò)。此外，如果將過(guò)濾嘴的溫度設(shè)定在100℃～200℃范圍內(nèi)，就能夠獲得如上所述的選擇性透過(guò)的效果。
另外，在上述試驗(yàn)中，在第一次吸煙至第六次吸煙的全部期間，將過(guò)濾嘴溫度控制為恒值。然而，可以認(rèn)為即使在每次吸煙中僅僅很短時(shí)間將過(guò)濾嘴加熱至規(guī)定溫度，例如125℃，也能夠獲得類(lèi)似的效果。
如圖1所示的一種結(jié)構(gòu)，其中，將切去兩端的香煙10安裝于吸煙用過(guò)濾嘴1；如圖6所示的另一種結(jié)構(gòu)，其中，將含有木炭過(guò)濾嘴11a的香煙11安裝于吸煙用過(guò)濾嘴1。在每種結(jié)構(gòu)中，將高效過(guò)濾介質(zhì)加熱至200℃，從而進(jìn)行一次吸煙，并且收集透過(guò)的煙草煙。通過(guò)GC/MS分析收集的香煙的煙，從而評(píng)價(jià)每種蒸汽組分的蒸汽壓與透過(guò)率的關(guān)系。圖7表示評(píng)價(jià)結(jié)果。
當(dāng)沒(méi)有在高效過(guò)濾介質(zhì)之前設(shè)置木炭過(guò)濾嘴的情況下，可以觀察到如下趨勢(shì)蒸汽壓較高的組分，顯示出較高的透過(guò)率。另一方面，當(dāng)在高效過(guò)濾介質(zhì)之前設(shè)置木炭過(guò)濾嘴的情況下，發(fā)現(xiàn)可以選擇性的過(guò)濾具有高蒸汽壓的組分，而不管尼古丁的透過(guò)率基本上與前者情況相同。換句話(huà)說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在裝有本發(fā)明規(guī)定的加熱工具的吸煙制品與以木炭為代表的吸附劑/添加劑結(jié)合使用的情況下，可以將組分控制在顆粒相和蒸汽相。
圖7表明不能識(shí)別不低于1的透過(guò)率。上述現(xiàn)象證明即使將高效過(guò)濾介質(zhì)加熱至200℃，通過(guò)加熱反應(yīng)形成的特定組分并沒(méi)有出現(xiàn)在該測(cè)量的范圍內(nèi)。
接著，在兩個(gè)HEPA過(guò)濾嘴2中間夾入作為層狀磷酸鹽的磷酸鋯4(由第一稀元素化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)，CPZ-100)。然后，通過(guò)將高效過(guò)濾介質(zhì)的溫度設(shè)定在200℃，并利用具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)的裝置，進(jìn)行自動(dòng)吸煙試驗(yàn)。
圖9是表示通過(guò)添加磷酸鋯時(shí)的尼古丁和未添加芳香胺類(lèi)的釋放量的比較圖表。圖9表明通過(guò)在HEPA過(guò)濾嘴中添加磷酸鋯之類(lèi)的吸附劑，可以預(yù)期選擇性地除去芳香胺類(lèi)，而基本上不改變尼古丁的透過(guò)率。而且，可以被認(rèn)為作為一種利用，在HEPA過(guò)濾嘴中添加在較高溫度下有效作用的氧化催化劑，其中將吸煙中不需要的一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
圖10表示具有2個(gè)吸煙用過(guò)濾嘴部件的實(shí)施例，其中，每個(gè)吸煙用過(guò)濾嘴包括高效過(guò)濾介質(zhì)和圍繞高效過(guò)濾介質(zhì)的加熱器。在本實(shí)施方式中，將上游過(guò)濾嘴設(shè)定在相對(duì)較高的溫度(200℃)，將下游過(guò)濾嘴設(shè)定在相對(duì)較低的溫度(100℃)。此時(shí)，上游過(guò)濾嘴用于相對(duì)于高沸點(diǎn)組分，選擇性地透過(guò)有助于煙草香味、具有低于尼古丁的沸點(diǎn)的必需組分，并且，下游過(guò)濾嘴用于凝結(jié)從上游過(guò)濾嘴透過(guò)的部分高沸點(diǎn)組分。
圖11表示在兩階段的溫度控制下通過(guò)吸煙用過(guò)濾嘴的尼古丁和芳香胺類(lèi)的釋放量結(jié)果與通過(guò)一階段把溫度控制在150℃(H150)的釋放量結(jié)果的比較圖表，其中，尼古丁的釋放量大致等于芳香胺。圖11表明通過(guò)在下游過(guò)濾嘴凝結(jié)高沸點(diǎn)的組分，兩階段的溫度控制能夠抑制芳香胺類(lèi)的釋放，而基本上沒(méi)有改變尼古丁的釋放量。結(jié)果顯示通過(guò)多階段的溫度控制，可以有效的控制煙的組分。
以上描述包括以下情況對(duì)能基本上100％除去煙草煙中的顆粒組分、且允許基本上完全透過(guò)氣相組分的高效過(guò)濾介質(zhì)(HEPA過(guò)濾嘴)進(jìn)行加熱。然而，可以理解例如，使用能夠50％除去顆粒成分的過(guò)濾介質(zhì)，并將其加熱能夠除去約50％的例如苯并芘和芳香胺那樣的不良高沸點(diǎn)組分，同時(shí)幾乎透過(guò)所有有助于煙草香味、具有低于尼古丁的沸點(diǎn)的組分。
權(quán)利要求
1.一種吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于包含過(guò)濾介質(zhì)，和加熱過(guò)濾介質(zhì)或者該過(guò)濾介質(zhì)周邊的工具。
2.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于過(guò)濾介質(zhì)包含耐熱纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于過(guò)濾介質(zhì)是基本上100％除去顆粒的高效過(guò)濾嘴。
4.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于所述加熱工具能夠?qū)囟瓤刂圃?00℃～200℃的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于所述加熱工具能夠以2個(gè)或多個(gè)階段，將溫度控制在100℃～200℃的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于進(jìn)一步包括冷卻部分。
7.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于進(jìn)一步包括木炭過(guò)濾嘴。
8.如權(quán)利要求1所述的吸煙用過(guò)濾嘴，其特征在于過(guò)濾介質(zhì)含有層狀磷酸鹽作為吸附劑。
全文摘要
一種具有過(guò)濾介質(zhì)的吸煙用過(guò)濾嘴，包含加熱過(guò)濾介質(zhì)或者過(guò)濾介質(zhì)的周邊部分的工具。
文檔編號(hào)A24F1/22GK1688215SQ0382451
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者稻垣道弘, 長(zhǎng)谷川毅, 菅井一紀(jì) 申請(qǐng)人:日本煙草產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社