用于气溶胶产生装置的包含烟草的消耗品
近年来已经上市了许多传统可燃烟草产品的替代品。
电子烟使用电池电力来加热包含尼古丁的气溶胶产生液体以形成可吸入的包含尼古丁的气溶胶。这种产品趋向于不包含烟草。
被加热的烟草产品使用多个不同的能量来源和手段加热包含烟草的消耗品来产生可吸入的气溶胶，可吸入的气溶胶包含一些从烟草衍生的成分，包括香味剂和尼古丁。
还存在多种不同的“混合”产品，这些产品可以将来自电子烟和来自被加热的烟草产品的技术加以组合来产生可吸入的包含尼古丁的气溶胶，其中，香味剂和尼古丁可以来源于气溶胶产生液体或烟草部分。
已有技术的具体实例包括：
WO 9639880和WO 2013190036描述了一种香烟状圆柱形消耗品制品，该消耗品制品具有包含烟草衍生材料(典型地是卷曲的再造烟草薄片)的远端、典型地包含多个段的嘴口端过滤器、以及由纸制成的外包裹物。所述制品旨在被电加热以便产生可吸入的包含尼古丁的气溶胶。
WO 2016207407还描述一种旨在通过加热而消耗的烟草消耗品，即远端烟草衍生部分、嘴口端过滤器、以及纸质外包裹物。
US 2009151717描述了一种小金属囊体(“荚体(pod)”)，该小金属囊体具有在使用之前被刺穿的箔片盖。在荚体内，烟草衍生材料典型地包括细磨的烟草颗粒、湿润剂、以及调味剂。
WO 2016159013描述了一种装置，其中，通过加热液体产生气溶胶，气溶胶随后穿过单独的烟草部分；烟草部分向最终的气溶胶赋予香味剂和/或尼古丁。烟草部分可以被固持在模制的塑料囊体内，该塑料囊体在远端处具有网孔和在嘴口端处具有小过滤器。
WO 2016135342描述了一种产品，该产品以与WO 2016159013中所描述的方式相类似的方式操作，然而，包括的烟草部分和液体加热单元作为一个单元。烟草部分被固持于在嘴口端处具有过滤器的模制的塑料结构内。
关于用于这些产品的消耗品单元，存在一些已认识到的局限性。
例如，通过使用烟支制作技术制造的消耗品，使用者可能错误地点燃消耗品，并且可能吸入意外的和/或不期望的燃烧产物。而且，利用塑料囊体或金属囊体的消耗品需要定制的制造机械、具有有限的环境可循环利用性、并且材料成本和制造成本高。
本发明描述了一种用于在气溶胶产生装置中使用的包含烟草的消耗品制品，该消耗品制品至少包括在连续外包裹物中固持在一起的烟草衍生部分、远端过滤器部分、以及嘴口端过滤器部分，并且压缩系数小于10％。
制品可以具有沿其纵向轴线的<120mm水柱的总压降。压降优选地处于5至40mm水柱的范围，更优选地处于10至30mm水柱的范围。
这种消耗品可以使用烟草工业中众所周知的、并且例如在US 6537186示出的常规空腔过滤器制作技术来制造。在这种现有技术布置中，过滤器被制造成具有全部由纸质外包裹物固持在一起的远端过滤器部分、用于典型地接纳固体粒状材料(比如活性炭)的空腔、以及嘴口端过滤器部分。还存在利用所述空腔内的烟草衍生材料在烟雾通过过滤器时赋予烟雾香味或减弱香味的产品。
因此，本发明允许使用成熟的制造技术通过容易获得的高速生产机械、以低的材料和生产成本、具有材料和设计灵活性地来生产消耗品，并且可以与各种气溶胶产生系统相容。
在一些实例中，制品可以改变气溶胶的一种或多种其他感官特性(例如，改变气溶胶给使用者的感觉或气味或外观)。
在一些实例中，制品可以包括通过降低或升高PH来改变气溶胶的PH(例如，改变气溶胶的酸度或碱度)的物质。
在一些实例中，制品可以改变(例如减少)气溶胶中的醛量。
如本文所述，非可燃烟草制品是指包含烟草衍生部分的制品，该烟草衍生部分在使用期间不旨在整体或部分燃烧，并且所述制品的任何部分都不旨在在使用期间被点燃。此外，所述制品的构造通过在远端和嘴口端使用过滤材料(比如醋酸纤维素)来抵抗点燃。
术语“气溶胶”应解释为包括气体、蒸气、液滴、冷凝物、微粒、及其组合。可吸入的气溶胶是指通过激光分散法测得的平均颗粒尺寸为0.1至10μm、更优选为0.1至1.5μm的气溶胶。
现在将参照附图来描述本发明的实例，在附图中：
图1是根据本发明的制品的侧视示意图；
图2是根据本发明的制品的侧视示意图，示出了纵向轴线；
图3是示例性过滤器部分和用于在其外包裹物中采用多个层的本发明中使用的外包裹物的侧视透视图；
图4、图5、以及图6是根据本发明的、具有不同外包裹物构型的示例性制品的侧视示意图；
图7和图8是与本发明的制品相组合采用的装置的示意图；
图9示出了可以在本发明的制品中采用的示例性过滤器部分；以及
图10是采用本发明的制品来产生蒸气的替代性方法的示意图。
图1描绘了本发明的制品的基本构造。嘴口端3是制品的旨在作为气溶胶朝向使用者的出口的端部。远端1是制品的相反端部，典型地旨在用作空气和其他材料进入制品的入口。烟草部分位于其间。通过举例的方式，烟草部分2的长度处于7mm至17mm的范围、优选地处于10mm至13mm的范围，过滤器部分1、3中的每个过滤器部分的长度处于3mm至15mm的范围、优选地处于4mm至6mm的范围，并且香味剂容器的直径处于5mm至8.5mm的范围。尺寸取决于以下需要的组合：在烟草部分2内提供足够的材料以提供所期望的香味效果，同时确保总共三个区段之间的平衡以提供合适的压降，同时保持总体产品强度和压缩性。
在图1的实例中，部分2是烟草衍生部分，该部分可以包括单级烟草、混合烟草级、叶、茎、粉尘、再造烟草、洗过的烟草、提取的烟草、经处理的烟草、烟草提取物、以及其混合物。烟草衍生部分2可以由烟草植物通过包括收获、干燥、切割、切碎、研磨、提取、再造、挤出、以及其组合在内的方法产生。烟草衍生部分2可以以叶、茎、粉尘、再造薄片、卷曲、折叠、成形、成珠、成粒、以及其混合的形式存在。在大部分实例中，烟草部分2包括烟草，但是还可以使用其他植物药或香味剂。在所示出的实例的变化中，烟草部分2可以由切割的烟草棒占据、或者全部或部分地由研磨的烟草占据。烟草部分2的材料的选择取决于许多因素，比如期望的香味剂传递水平以及满足合适的压降的要求。
在本发明的优选的实施例中，烟草衍生部分2通过以下方式获得：基于期望的味道属性和低水平的不期望的化学物质仔细选择烤烟等级来获得；通过切割或研磨将植物材料的颗粒尺寸减小至适合进一步加工的尺寸；经由合适的工艺组合处理烟草材料以进一步减少不期望的成分，这些工艺包括液体提取、热处理、压力处理、以及化学处理；添加包括湿润剂在内的原料来产生气溶胶和香料；将烟草再造成薄片状样式；干燥以产生稳定的材料，该稳定的材料作为卷曲薄片完好地或作为切割薄片或切碎薄片的碎片添加至烟草制品。尽管尺寸减小最好在工艺的早期阶段进行，并且提取优选地在添加香味剂之前以使所添加的香味剂的损失最小化，但以上步骤可以互换。尽管香味剂/湿润剂可以在最后添加，但干燥正常情况下是最后的阶段。
在一些实例中，烟草部分2中使用了烟草烟丝，在这种情况下，烟草烟丝的密度可以处于150-500mg/cm3的范围、优选地处于180-280mg/cm3的范围、最优选地处于200-250mg/cm3的范围。对这个尺寸的控制确保在烟草部分2的体积内提供最大可能的烟草量，使得最大程度地传递到气溶胶中。
在一些实例中，烟草部分2包括已经被研磨或以其他方式处理或形成的香味剂材料，使得香味剂材料呈颗粒的形式，例如粉末、微粒、谷粒、纤维、珠粒、丸粒等，以便例如增大香味剂材料的活性表面积或量，以便使赋予流过制品的蒸气和/或气溶胶流的香味剂的量最大化。
如本文中所使用的，术语“香味剂(flavour)”和“香料(flavourant)”可以指代当地法规允许的情况下可以被用来在用于成年消费者的产品中产生所期望的味道或香气的材料。它们可以包括提取物(例如，甘草、绣球花、日本白树皮木兰叶、甘菊、葫芦巴、丁香、薄荷醇、日本薄荷、茴香、肉桂、香草、冬青、樱桃、浆果、桃子、苹果、杜林标(Drambuie)、波旁威士忌、苏格兰威士忌、威士忌、绿薄荷、薄荷、薰衣草、小豆蔻、芹菜、香苦木、肉豆蔻、檀香木、佛手柑、天竺葵、蜂蜜精华、玫瑰油、香子兰、柠檬油、橙油、桂皮、香菜、干邑白兰地、茉莉、依兰树、鼠尾草、茴香、多香果、生姜、大茴香、芫荽、咖啡或薄荷属植物中的任何物种的薄荷油)、增味剂、苦味受体部位阻滞剂、感觉受体部位活化剂或刺激剂、糖和/或糖替代品(例如，三氯蔗糖、乙酰磺胺酸钾、阿斯巴甜、糖精、环磺酸盐、乳糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇或甘露醇)和其他添加剂，比如木炭、叶绿素、矿物质、植物药、或口气清新剂。它们可以是仿制的、合成的、或天然的原料或其混合物。它们可以呈任何合适的形式，例如油、液体、固体、或粉末。例如，液体、油、或其他这种流体香料可以浸入到多孔固体材料中，以便向那个多孔固体材料赋予香味和/或其他特性。如此，液体或油是其浸入在其中的材料的成分。
为了防止压降过大，优选的是使烟草衍生薄片的长轴与本发明的制品的纵向轴线6平行地延伸，以形成用于空气通过的通道(参见图2，部分2)。在本发明的替代的优选的实施例中，烟草衍生材料如上制备，除外的是烟草衍生材料被再造成可以然后添加到本发明中的粒状或微粒形式。优选地，粒状或微粒烟草衍生材料通过挤出产生，因为这确保了任何添加的香料或湿润剂的颗粒尺寸和形状以及均匀分布。
在烟草部分2的材料包括连续纤维研磨烟草的情况下，烟草重量优选地处于每毫米烟草部分2mg至6mg的范围。
在烟草部分2的材料包括短切纤维研磨烟草的情况下，烟草重量优选地处于每毫米烟草部分2 6mg至15mg的范围。
图2示出了本发明的制品的纵向轴线6，该纵向轴向取为制品的长轴、并且从嘴口端3延伸至远端1。其他轴线取为与这个纵向轴线垂直。在测量在存储和使用期间控制产品的完整性的关键物理参数以及使用者接收到的感觉体验时，这种轴线的定义是非常重要的。
“压降”或“吸阻”使用Coresta推荐方法41.
(https://www.coresta.org/sites/default/files/technical_documents/main/CRM_41-update2_0.pdf)来测量，并且以毫米水柱等效值表示。这个设计特征决定了使用者用合理的努力可以如何从消耗品/装置中提取出一定体积的气溶胶。
“压缩性”在纵向轴线6上通过在点5处(参见图2)施加10牛顿的固定力、并且测量偏转距离作为总产品长度的百分比来测量。可以使用英斯特朗公司(Instron)的机电治具3300等设备执行这种测量。
在图1中，部分4示出了“外包裹物”：提供制品的外表面的一个或多个材料薄片用于将单独的元件(远端过滤器1、烟草衍生部分2、以及嘴口端过滤器3)相对于彼此依次固持，并且向制品提供足以尤其在从相关联的装置中插入和移除期间满足使用者所需操纵的结构性强度。外包裹物4典型地包括纸、塑料、箔片、层压体、或其组合。按照取决于制品的底层构造可能需要的，例如多段过滤器部分典型地与外部包裹物固持在一起以辅助制造过程，外包裹物4可以包括在整个制品上的单个层，或可以具有在不同点处的多个层(如图3中的部分8和9所示出)。与本发明特别相关的外包裹物的克重优选处于20-100g/m2(gsm)的范围。优选的实施例使用处于40-200g/m2的范围的刚性非多孔外包裹物，该刚性非多孔外包裹物由透明纤维素基纸构成，而没有以金属墨料套印的白垩。克重的下限通常由最终消耗品的不透明性和物理强度的需求决定。克重范围的上限由机械的可操作性设定，如果外包裹物材料过厚，则可以执行该上限。就优选的实施例而言，采用不具有白垩的刚性非多孔外包裹物，这具有的优点在于可以在特定的区域上进行印刷以提供成形的窗口、徽标等。
在一些实例中，外包裹物4被配置成使得其用作液体阻挡屏障，该液体阻挡屏障防止液体(例如，在使用时在制品周围形成的冷凝物)进入制品的内部并且使烟草部分2变湿。在一个实例中，在外包裹物4中使用了液体阻挡包裹物层，该阻挡包裹物层包括浸渍有屏障材料或Natureflex膜或其他合适的聚合物薄膜。
在本发明的优选的实施例中，外包裹物4作为连续材料卷供应，该连续材料卷在横向上卷曲、成形为连续圆柱体、并且使用胶水附着至自身。在形成这个连续外包裹物圆柱体的同时，适当时提供内部元件(即过滤器部分1、3和烟草衍生部分2)并将其附着至外包裹物4。这个连续圆柱体然后被切割成离散的烟草制品。这个过程可以使用现有技术中已知的用于生产空腔过滤器的机器以连续的方式执行。在替代性的优选的实施例中，外包裹物连续卷形成为螺旋状、并且附着至自身，以形成具有所得螺旋接缝的连续圆柱形形状(如图4中看到的)。螺旋形布置所具有的进一步优点是，接缝可以通过防止横向上的压缩而向完整制品提供进一步的结构性刚性。
图4、图5、以及图6示出了区域11是透明的而区域12是不透明的示例性实施例。透明外包裹物由允许使用者在视觉上感知制品内的内容物的能力定义。在透明、半不透明、以及半透明的材料中可以找到合适的特性。相应地，可以通过以以下方式改变外包裹物4在那个区域中的组成成分而在外包裹物4内产生透明区域，这些方式包括减小印刷量、减小不透明层的量、去除箔片层、或其组合。优选的实施例利用以金属墨料乳浊化的透明纤维素基纸来产生总体上箔片状外观，并且具有不带有金属墨料的区域来用作透明窗口11以观察制品内的内容物。最优选地，这些透明窗口11与烟草衍生部分2对齐。
在储存和使用期间，外包裹物4的物理特性可能受到吸收挥发物、液体、以及气溶胶成分的影响。例如，纸基外包裹物可能吸收水分和其他液体，这使得外包裹物软化，从而降低其结构完整性；这可能是不期望的，因为这可能影响使用者从相关联的装置中去除制品的能力。这还可能对外包裹物的视觉美学具有不利影响，例如引起染色。因此，期望提供抵抗吸收并且因此保持期望的结构特性和外观的外包裹物。为了抵抗吸收，外包裹物可以由塑料和箔片构成；具有塑料或箔片内部层；具有涂覆有清漆或真漆的内表面；由具有低液体吸收倾向的纸构成，以及以上的组合。这些可以包括具有PE:Al:PET型构造的三层箔片。在优选的实施例中，外包裹物是不具有白垩的透明纤维素基纸，该纸展现出低吸收倾向。在替代性优选的实施例中，外包裹物4是塑料的透明膜。在替代性优选的实施例中，外包裹物4是在内表面上涂覆以烷基烯酮二聚体(AKD)层的纸基材料。
过滤器部分(图1，部分1和3)用作物理屏障来包含烟草衍生部分2并且主要在短轴上保持烟草制品的总体结构性完整性，同时允许所需的空气和气溶胶穿过。在一些实例中，过滤器的材料是防潮的，使得过滤器部分1、3在使用中保持它们的形状。嘴口端过滤器部分3此外可以用于防止来自烟草衍生部分2的不期望的细粉尘颗粒到达使用者、并且去除比可吸入的气溶胶的颗粒大的气溶胶颗粒。
过滤器部分1、3可以各自由过滤器部分21提供。为了增强流过本发明的气流，过滤器部分21(图9中所示)的压降可以通过在纵向轴线上引入一个或多个气流通道22来减小。气流通道22可以穿过过滤器部分的整个长度。优选地气流通道22穿过最高达过滤器部分长度的95％，从而留下过滤器部分的至少5％保持完好来保留住烟草颗粒。一旦形成过滤器部分21就可以通过使用激光烧穿过滤器材料或通过使用机械销冲出通道22来引入气流通道22。优选地，气流通道22通过在使通道成形的形成过程中在过滤器材料中引入心轴或销来形成。
在一些实例中，部分1、3中的任一个上的压力差处于0.1mm至2mm水柱每mm区段长度的范围。
过滤器部分21典型地由醋酸纤维素、纸、塑料、聚合物(比如聚乙烯、聚丙烯、或聚乳酸)、及其组合构成。在本发明的优选的实施例中，过滤器部分21由最高达15％三醋精增塑的醋酸纤维素纤维构成。过滤器部分21可以是同质的或者由多个连续段构成。过滤器部分21、更优选地嘴口端过滤器部分3可以包含稀释剂、香料、以及美学元件。
可以在每个端部过滤器部分1、3中放置不同额外的香味剂部件(例如远端部分1中的香味剂囊体以及嘴口部分1中的增香丝线或线)。
在一些实例中，过滤器部分1、3包括纤维材料、并且可以是例如典型地在传统香烟中用作过滤器材料的纤维材料，实例包括醋酸纤维素纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、以及纸(包括卷曲纸)。可以使用其他材料，例如尼龙等。
在另一个实例中，烟草部分2的材料和两个过滤器部分1、3中的材料包括随机定向的多个短切CA纤维(例如使用所谓的Turmalin设备切割的纤维)。具有例如烟草部分2中的研磨烟草的短切CA纤维可以使用恰好足够的纤维来将研磨烟草保持棒状形式。这种布置的益处允许蒸气和/或气溶胶流的较低压降，并且另外，减小了或不需要增塑剂(例如，三醋精)来保持连续纤维CA所需要的棒状形式。此外，使用短切CA纤维使得能够比在使用长连续CA纤维的情况下使用更少的CA和更多的烟草。
在一些实例中，过滤器部分1、3中的第一香味剂部件(以及任何其他部件，例如木炭、增塑剂)的重量对烟草部分2的材料的重量的百分比处于10％至90％的范围、优选地处于70％至90％的范围。
在制品包括连续纤维、并且烟草部分2包括研磨烟草的特定情况下，烟草重量对纤维重量优选地处于40％至60％的范围、最优选地处于45％至55％的范围。纤维重量优选地处于75％至95％的范围、最优选地处于80％至90％的范围。
稀释剂从气溶胶中去除不期望的化学物质，并且包括碳的固体颗粒、活性炭、热解衍生的碳质树脂、二氧化硅、碳和二氧化硅的化学活化衍生物、金属基催化剂、及其混合物。
香料向气溶胶添加期望的感官特性、并且可以存在于烟草衍生部分、过滤器部分、及其组合中。常见的香料包括薄荷醇、薄荷、胡椒薄荷、香子兰、甘草、水果提取物、酯、乙缩醛、果聚糖、及其组合。香料可以存在于过滤器基质、烟草衍生材料中，在香味剂丝线中、珠粒中、易碎囊体中、不易碎囊体中、封装在保护性基质中、封装在包括环糊精的分子中、及其组合。
美学元件包括分散在过滤器基质内的或位于特定区域内的着色剂，并且过滤器成形为用于形成独特的图案、徽标、或者是凹入的或有凹槽的、或其组合。这在图3中进行了表示，该图示出了提供具有凹陷部分10的嘴口端的示例性过滤器部件。与部件7相结合，可以提供其中具有凹部10的嘴口端滤器部分3用于在制品中使用。这种结构提供了美观的构造，该构造通过采用分层的外包裹物4而可以有助于产品强度。其还允许提供可以减小总压降的较短过滤器部件7的可能性。通过这样的实例，过滤器部分7将通常是6mm长或更长，以确保过滤器部分将材料保持在烟草部分2中，仍然提供适当的结构性完整性，同时控制总体制品的压降和压缩性。
图7和图8描绘了本发明与电子烟用作气溶胶产生装置。该装置使用电池电源14来加热电阻丝17，以便使电子烟油从储器16中挥发，该液体典型地没有尼古丁。本发明的制品19在点18处插入到电子烟装置中。电阻丝17所产生的第一气溶胶穿过制品19、并且被改性以产生可吸入的气溶胶20。对第一气溶胶的改性包括添加尼古丁和本发明的其他香料。改性还可以包括经由稀释剂去除不期望的化学成分、并且从气溶胶中去除不期望的气溶胶和其他颗粒。
在替代性实施例中，第一气溶胶此外包含用于辅助将来自烟草衍生部分2的期望的化学物质结合到气溶胶中的化学物质。优选地，第一气溶胶包含挥发性酸，这些挥发性酸用于结合来自烟草衍生部分2的游离碱尼古丁、并且由此增强吸入的气溶胶中的尼古丁的量。合适的挥发性酸包括抗坏血酸、丙酮酸、以及乙酰丙酸。
图10示出了本发明的替代性用途，其中，本发明被插入到具有电源14的装置中，该装置使用热源23来直接加热烟草部分2。来自相关联装置的热量的作用使挥发性成分从本发明中释放，这些挥发性成分形成可吸入的气溶胶。热源23包括电驱动或化学反应驱动的加热装置之一。电驱动选件包括与电池或电池单元相结合的金属加热元件、电阻丝、薄膜加热器、陶瓷加热器、及其组合。替代性地，电驱动热源23可以依靠感应，其中产生交变电磁场，交变电磁场进而在适当放置的感受器元件24中产生热量。当感受器元件24与要加热材料紧邻时，感应的效率得以提高，因此感受器元件24最好放置在烟草衍生材料内或作为外包裹物的与烟草衍生部分相接触的部分。在感应加热的情况下，电源和电路可以被配置成以高频率进行操作。优选地，电源和电路可以被配置成以大约80kHz与500kHz之间、优选地大约150kHz与250kHz之间的频率、更优选地大约200kHz的频率操作，并且组件可以被布置成在使用中与波动电磁场一起操作，该波动电磁场具有大约0.5特斯拉(T)与最高浓度点处的大约2.0T之间的磁通量密度。尽管感应线圈可以包括任何合适的材料，但是感应线圈典型地可以包括利兹(Litz)电线或利兹电缆。感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬合金)中的一者或多者。通过在其附近施加电磁场，感受器由于涡电流和磁滞损耗而可以产生热量，从而引起电磁能到热能的转换。
化学反应驱动热源包括燃烧、氧化、氧化还原、以及其他放热反应。
湿润剂是用于将水保持在基质内的添加剂，并且包括多元醇，比如丙二醇、甘油、各种分子量的PEG、糖醇(比如山梨糖醇)、及其组合。在本发明中，挥发的湿润剂还起到产生气溶胶液滴的作用。优选地，湿润剂是丙二醇和甘油的混合物。
pH改性剂包括酸、碱、以及缓冲剂，可以用于改变烟草衍生部分中的化学物质的电离状态，由此改变其挥发性。值得注意地，在碱性pH下占主导的游离碱尼古丁比在酸性pH下占主导的尼古丁盐具有更大的挥发性。在优选的实施例中，将足够的碱性试剂添加到烟草衍生部分中以实现总体pH>7，从而使更多的尼古丁可用于挥发成可吸入的气溶胶。更优选地，总体pH>8。合适的碱性试剂包括金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属氢氧化物、以及铵盐。
在本发明的一个实施例中，通过提供包括烤烟和晾烟的多种烟草等级的共混物来产生烟草衍生部分2，这些烟草具有符合
通过本发明，通过控制制品的压缩性，可以提供易于使用者手持和从蒸气产生装置上移除而不发生变形或损坏的装置，即使是在使用期间产生蒸气会潜在地有损制品的机械特性。通过可选地控制抽吸压力，可以确保压降，使得使用者在接收蒸气时能够舒适地产生抽吸压力。此外，本发明确保了可以在制品中提供固持适当的蒸气产生材料的制品，该制品美观、并且制造容易且简单。
