CN101778578A - 基于蒸馏的发烟制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发烟制品(2)(30)，包括：可燃热源(4)；在所述可燃热源(4)下游的气雾产生基质(6)；和围绕并且接触可燃热源(4)的后部部分(4b)和气雾产生基质(6)的相邻前部部分(6a)的热传导元件(22)。气雾产生基质(6)向下游延伸超出热传导元件(22)至少约3mm。

Description

基于蒸馏的发烟制品
背景技术
本领域已经提出了很多其中烟草被加热而不是被燃烧的发烟制品。这样的加热式发烟制品的目的在于减少在传统卷烟中由于烟草燃烧和热解降解而产生的已知有害烟气成分。通常在这样的加热式发烟制品中，气雾通过将热从可燃燃料元件或热源传递到物理分离的气雾形成材料而产生，该气雾形成材料可位于燃料元件内、燃料元件周围或在燃料元件下游。在吸烟过程中，挥发性的化合物通过来自燃料元件的热传递从气雾形成材料中释放，并且被夹带在被抽吸经过发烟制品的空气中。当释放的化合物冷却时，它们冷凝以形成被消费者吸入的气雾。
例如，US-A-4,714,082公开了发烟制品，其包括：高密度可燃燃料元件、物理分离的气雾产生装置和热传导构件。热传导构件与燃料元件和气雾产生装置在它们的外周表面的至少一部分周围接触，并且将热从燃烧的燃料元件传导到气雾产生装置。热传导构件优选从燃料元件的点燃端凹入。
在US-A-4,714,082所示的所有实施例中，热传导构件形成传导容器，该传导容器沿其整个长度封装气雾产生装置。例如，图3显示了一种发烟制品，所述发烟制品包括：具有单个轴向孔的燃料元件；紧跟在燃料元件后面设置的气雾产生装置，所述气雾产生装置包括用气雾形成材料浸渍的粒状热稳定碳或氧化铝形成的气雾产生基质；和紧跟在气雾产生基质后面设置的烟草填料。热传导构件包括箔带，该箔带与燃料元件的后部部分、全部气雾产生装置和烟草填料重叠。包括由弹性纤维素构成的环形段的醋酸纤维素管位于烟草填料和低效率的醋酸纤维素滤棒之间。发烟制品的整个长度可被卷绕在卷烟型纸中。
虽然未包含在图3所示的实施例中，但是US-A-4,714,082所描述的发烟制品优选还包括由弹性非燃烧材料构成的外周隔离元件，比如玻璃纤维套。该优选的隔离元件外接燃料元件的至少一部分并且有利地外接气雾产生装置的至少一部分。
R.J.Reynolds烟草公司已经以商标和
Figure GPA00001017925500022
来销售加热式卷烟。
Figure GPA00001017925500023
卷烟包括具有三个轴向孔的碳燃料元件，所述碳燃料元件被纤维垫隔离体外接并且附接至铝胶囊，该铝胶囊含有用喷雾干燥的烟草、香料和甘油涂覆的氧化铝微珠(bead)。该胶囊被烟草垫隔离体外接。
Figure GPA00001017925500024
卷烟包括具有单个轴向孔和多个外周凹槽的碳燃料元件。燃料元件被由薄片构成的外周隔离套外接，所述薄片包括夹在两层玻璃纤维垫之间的烟草和甘油。含有甘油的膨胀的再造烟草填料紧跟在碳燃料元件后面设置。膨胀的烟草填料由铝箔套围绕。铝箔套不覆盖燃料元件的任一部分；特别地，其与燃料元件的后部部分不重叠。
由于若干问题，这些加热式卷烟都没有获得商业成功。例如，问题包括：形成的气雾的感觉性能很差；消费者暴露于来自燃料元件的碳燃烧副产物中，比如一氧化碳；和不期望的卷烟对强抽吸状况的敏感性。在偏离相关的FTC或ISO标准条件的强抽吸状况下，气雾产生装置的前部部分被严重烧焦或者甚至燃烧。
在传统的卷烟中，燃烧线或烧焦线在每次连续抽吸过程中向下游移动到烟丝条的“新的”未燃烧部分。相对比而言，在依赖气雾形成的加热式发烟制品中，燃料元件和气雾产生装置的被加热部件的相应位置在整个吸烟过程中相对于彼此是固定的，其中挥发性化合物从该气雾产生装置释放以形成气雾。由于该固定的几何结构，当燃料元件燃烧时，现有技术的加热式发烟制品的气雾产生装置内的温度分布不发生显著变化。围绕气雾产生装置的整个长度的热传导构件用于减小或基本上消除气雾产生装置内的温度梯度。这不利地导致每次抽吸的气雾的成分相当不恒定。
在卷烟和其它例如在US-A-4,714,082和US-A-5,819,751中描述的现有技术的加热式发烟制品中，从燃烧的燃料元件到气雾产生装置的热传递主要通过对流进行。使用中，对流热传递可能很大程度上取决于消费者的抽吸行为，因此气雾产生装置中的温度可很大程度上取决于消费者的抽吸行为。结果，由消费者吸入的气雾的成分不利地对消费者的特定抽吸状况高度敏感，因此消费者吸入的气雾的感觉性能不利地对消费者的特定抽吸状况高度敏感。强抽吸状况可导致足够高的对流热传递而造成加热的发烟制品的气雾产生装置中的峰值温度过高，从而导致气雾产生装置的显著热解以及甚至局部燃烧。已经发现，由这些加热式发烟制品产生的气雾中的不期望的热解和燃烧副产物的水平也根据消费者所采用的特定抽吸状况而显著改变。
在US-A-4,714,082的第12栏第53-65行中指出，高对流热传递倾向于在主流气雾中产生较高的一氧化碳产量。为了降低一氧化碳水平，提出在燃料元件中采用较少的通道或采用较高密度的燃料元件。US-A-4,714,082通过下述方式来解决该问题：使用紧密间隔开的通道结构，使得该通道结构燃烧掉或聚结以至少在燃料元件的点燃端形成一个通道。
US-A-5,040,551提出通过使用固体微粒物质的多微孔层涂覆燃料元件的露出表面的至少一部分来降低在含碳燃料元件的燃烧过程中所产生的一氧化碳的量。该文提出涂层可涂敷在延伸穿过含碳燃料元件的纵向通道内。用于涂层的固体微粒物质在含碳燃料元件燃烧的温度下基本上不可燃烧，并且可包括高熔点氧化物。该涂层可另外包含催化剂成分。
发明内容
尽管已得到长期关注并且做出大量研究工作，仍然需要一种满足消费者需求和实现使已知有害烟气成分极其显著降低的加热式发烟制品。
特别地，期望提供一种加热式发烟制品，其每次抽吸都释放给消费者具有令人满意的强度和一致的成分的感觉上愉悦的气雾。
还期望提供一种加热式发烟制品，其在使用中使从燃料元件进入主流气雾的燃烧副产物(比如一氧化碳)的吸入最小化或基本上消除。
还期望提供一种加热式发烟制品，其中气雾中已知有害烟气成分的浓度在很大程度上不受消费者抽吸状况的影响。特别地，期望提供一种加热式发烟制品，其中在消费者实际可采用的吸烟条件的最宽范围下基本上不发生气雾产生装置的燃烧或热解。
发烟制品的这些和其它期望属性由本发明的基于蒸馏的发烟制品提供。
根据本发明，提供一种基于蒸馏的发烟制品，其包括：可燃热源；气雾产生基质，位于可燃热源下游；和热传导元件，围绕且接触可燃热源的后部部分和气雾产生基质的相邻前部部分。基于蒸馏的发烟制品的特征在于，气雾产生基质向下游延伸超出热传导元件至少3毫米(mm)。这有利地影响了每次抽吸的气雾成分的一致性。
优选的卷烟状的基于蒸馏的发烟制品还包括在气雾产生基质下游的膨胀室或烟嘴、或既包括膨胀室又包括烟嘴。
在本文中使用时，术语“上游”和“前部”以及“下游”和“后部”用于描述本发明的发烟制品的部件或部件的部分相对于在使用过程中抽吸通过发烟制品的空气方向的相对位置。
可燃热源的后部部分是热源的由热传导元件外接并且与热传导元件直接接触的部分。
气雾产生基质的前部部分是基质的由热传导元件外接并且与热传导元件直接接触的部分。
热传导元件围绕并且直接接触可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分两者的外周。热传导元件在根据本发明的基于蒸馏的发烟制品的这两个部件之间提供热连接。
在本文中使用时，术语“长度”表示发烟制品在纵向上的尺寸。
在本文中使用时，术语“工作温度”指沿根据本发明的基于蒸馏的发烟制品的气雾产生基质的前部部分的中间的表面温度(单位为摄氏度)。换句话说，是指在气雾产生基质的前部部分的一半长度处的表面温度。该温度在使用过程中使用IR照相机在发烟制品的表面处测量。
在根据本发明的发烟制品中，气雾产生基质的外周由热传导元件部分地覆盖。虽然热传导元件围绕气雾产生基质的前部部分的外周卷绕，但是气雾产生基质的后部部分的外周并未被热传导元件围绕。未被热传导元件围绕的气雾产生基质的后部部分的长度至少为3mm或更长。
可燃热源和气雾产生基质基本上沿轴向对准。优选地，热源和气雾产生基质彼此邻接。这有利地允许邻接可燃热源的气雾产生基质的表面通过传导热传递被加热。热源的后部部分和基质的前部部分的邻接表面优选具有基本上相同或相同的横截面。这有利地使该传导热传递作用最大化。
优选地，热传导元件在可燃热源和气雾产生基质之间提供基本上气密的连接。热源和基质之间的气密连接在使用中有利地防止来自热源的燃烧气体通过气雾产生基质的外周被抽吸到气雾产生基质内。而且，这样的连接使通过沿外周抽吸的热空气从可燃热源到气雾产生基质的对流热传递最小化或基本上避免。
另外，连接的气密性有助于在抽吸过程中使热源的燃烧温度的升高最小化。
在根据本发明的基于蒸馏的发烟制品中，热传导元件将热源燃烧过程中所产生的热经由传导传递给气雾产生基质。热传导元件显著影响热源后部部分的温度。热源的后端部与气雾产生基质的前端部相邻，优选与气雾产生基质的前端部邻接。由传导热传递实现的热排放使可燃热源后部部分的温度显著降低。结果，在使用中，可燃热源后部部分的温度保持显著低于其自燃温度。因此，气雾产生基质的任何部分无论如何都不会与可燃热源的燃烧或过热部分接触或相邻。这使得能够避免气雾产生基质的燃烧和强烈热解。通常，可燃热源的后部部分越长，可燃热源和气雾产生基质之间的界面处的温度越低。可燃热源后部部分被热传导元件覆盖还有利地确保可燃热源在燃烧过程中相对于发烟制品的其它部分保持就位。
在根据本发明的基于蒸馏的发烟制品中，工作温度对在避免通过气雾产生基质的燃烧或热解形成不期望化合物的同时产生感觉上可接受的气雾的能力有显著影响。工作温度有利地保持在很窄的范围内。最高工作温度有利地低于使由热解形成的有害烟气成分变得可觉察到的温度，并且在消费者实际上可采用的抽吸条件的宽范围内不应超过该温度。最小工作温度有利地由使气雾形成基质产生的易挥发有机芳香味和香味化合物的量足以形成感觉上可接受的气雾所需的温度给定。工作温度可通过选择可燃热源后部部分的长度和气雾产生基质前部部分的长度(并且因此对于给定长度的气雾产生基质，其后部部分的长度)而被控制。以这种方式小心地控制和管理工作温度有利地允许例如优化由根据本发明的发烟制品产生的气雾的成分，并且因此优化其感觉上可接受的情况。
本发明的基于蒸馏的发烟制品构造成使得从可燃热源到气雾产生基质的热传递主要通过传导热传递实现。但是，还提供从可燃热源到气雾产生基质的受控量的对流热传递以避免在抽吸过程中气雾产生基质的过度冷却。根据本发明的发烟制品的设计有利地允许容易地调节和独立地控制一方面通过传导另一方面通过对流而进行的从可燃热源到气雾产生基质的热传递的比例。
根据本发明，提供对气雾产生基质的受控量的对流加热的优选方式是借助于至少一个穿过可燃热源的纵向气流通道。在抽吸过程中从可燃热源到气雾产生基质的对流热传递优选地刚刚足以防止抽吸过程中气雾产生基质的显著冷却，和刚刚足以补偿从气雾产生基质释放的挥发性化合物的蒸发的潜热。在期望减小对流热传递的情况下，可涂覆至少一个气流通道的内表面。涂层可有利地减小或基本上防止燃烧副产物从可燃热源流入一个或多个气流通道。而且，涂层可有利地减少或防止在抽吸过程中对热源的燃烧的激发作用。通过小心地选择与所述至少一个气流通道相关的参数，从可燃热源到气雾产生基质的对流热传递可在甚至非常极端的抽吸状况下保持很低。这样的参数包括：气流通道的数量、由通道直径和通道长度所确定的气流通道的尺寸、以及涂层的长度、厚度和热导率。
在根据本发明的发烟制品中，热通过固体热源的燃烧产生。可燃热源可包括任何合适的可燃烧材料，包括但是不限于：碳、铝、镁、碳化物、氮化物及其混合物。优选的是具有高产热能力的可燃烧燃料，其产生极小量的不完全燃烧副产物，并且提供可燃热源的足够机械强度。
用于根据本发明的发烟制品的合适的可燃热源及用于制备此类热源的方法在本领域是公知的，并且记载于例如US-A-5,040,522、US-A-5,060,676、US-A-5,146,934、US-A-5,188,130、US-A-5,240,014、US-A-5,246,018、US-A-5,247,949、US-A-5,443,560、US-A-5,468,266和US-A-5,595,577中。
用于本发明中的优选的可燃热源是碳基的，即它们主要包括碳。
为了使释放给消费者的不期望的一氧化碳释放量减小和最小化，可优选地通过催化转化去除热源燃烧所产生的一氧化碳。例如，一氧化碳的去除可通过使用包括能够将一氧化碳转化为二氧化碳的催化剂的可燃热源来实现。替代地，这样的催化剂可紧跟在热源后面设置。
替代地且更优选地，可燃热源是多孔碳基热源。多孔碳基热源的结构优选为使得在抽吸过程中基本上没有空气可被抽吸通过所述热源(在没有气流通道的情况下)。可燃热源的孔隙率对其燃烧速率有显著影响。当燃烧进行时，氧气可按足以维持燃烧的速率扩散到热源体中。
最优选的用于根据本发明的发烟制品中的是热解的、多孔、碳基可燃热源。有利地，这样的可燃热源具有约0.5g/cm3至约0.8g/cm3之间的几何密度。这样的可燃热源优选具有在约60％至约65％之间的孔隙率。可在制造可燃热源的过程中使用传统的方法和技术很容易地获得期望的孔隙率。
优选地，根据本发明的基于蒸馏的发烟制品的可燃热源具有基本上一致的直径。替代地，可燃热源可以是锥形的，以使得可燃热源后部部分的直径大于其前部部分的直径。特别优选的是基本上圆柱状的可燃热源。可燃热源可以是例如具有基本上圆形横截面的圆柱体或锥形圆柱体，或者具有基本上椭圆形横截面的圆柱体或锥形圆柱体。
有利地，热源的前部部分，即未被热传导元件围绕的部分，可沿其整个长度被点燃。为了给消费者指示点燃可燃热源的最佳位置，可有利地在根据本发明的发烟制品的可燃热源上设置一个或多个标记。例如，圆周凹槽、刻痕或其它合适的标志可设置在可燃热源上，以指示消费者应优选点燃可燃热源的位置。
用于根据本发明的发烟制品中的可燃热源可使用已知的陶瓷成型法制成，比如，例如注浆成型、挤出、注射成型和模压成型。在可燃热源是碳基热源的情况下，其优选在成型工艺之后被热解。如果需要，有机粘合剂可用于成型工艺。也可包括添加剂，例如用于提高可燃热源固结的添加剂(例如烧结助剂)、用于促进热源燃烧的添加剂(例如钾)和用于促进热源燃烧所产生的一种或多种气体分解的添加剂(例如催化剂)。氧化剂可在热解之后添加，以改善热源的燃烧和点燃性能。
优选地，本发明的基于蒸馏的发烟制品的可燃热源包括至少一个纵向气流通道，即，穿过热源的内部部分并且沿热源的整个长度延伸的孔。更优选地，可燃热源包括一个、两个或三个纵向气流通道。最优选地，提供穿过可燃热源的单个纵向气流通道。在本发明的特别优选的实施例中，可燃热源包括单个基本上中心的或轴向的气流通道。单个气流通道的直径优选在约1.5mm至约3mm之间，更优选在约2mm至约2.5mm之间。
有利地，热源设计成使得在抽吸过程中抽吸入气雾产生基质中及更下游的空气与可燃热源的产生一氧化碳的区域(例如燃烧区)不接触。
至少一个纵向气流通道的内表面可部分或全部被涂覆。优选地，涂层包括一固体微粒物质层并且是基本上不透气的。在本发明的优选实施例中，涂层覆盖延伸穿过可燃热源的前部部分的每个纵向气流通道的至少部分，即可燃热源的未被热传导元件围绕的部分。优选地，涂层覆盖所有气流通道的内表面。有利地，基本上不透气的涂层具有低热导率。涂层可由在热源的燃烧温度下基本上热稳定且不燃烧的一种或多种合适的材料形成。合适的材料在本领域中是已知的，包括例如粘土、金属氧化物(比如氧化铁、氧化铝、氧化钛、二氧化硅、硅铝氧化物(silica-alumina)、氧化锆和二氧化铈)、沸石、磷酸锆和其它陶瓷材料或其组合。优选的涂层材料包括粘土和氧化铁。如果需要，催化剂成分(比如促进一氧化碳氧化成二氧化碳的成分)可结合到涂层材料中。合适的陶瓷成分包括例如铂、钯、过渡金属及它们的氧化物。
优选地，涂层的厚度在约30微米至约200微米之间，更优选地在约30微米至约100微米之间。
涂层可通过任何合适的方法(比如US-A-5,040,551所描述的方法)涂敷到至少一个纵向气流通道的内表面。例如，每一个纵向气流通道的内表面可使用涂料的溶液或悬浊液喷涂、润湿或涂刷。替代地，可通过将内衬***一个或多个纵向气流通道来提供涂层。例如，基本上不透气的中空管可***每一个纵向气流通道中。
可选地，根据本发明的发烟制品的可燃热源可包括一个或多个(优选地达到六个并且包括六个)沿可燃热源外周的部分或全部延伸的纵向凹槽。在根据本发明的包括具有这样的凹槽的可燃热源的发烟制品中，热传导元件与可燃热源的后部部分的突出外周接触；可燃热源和气雾产生基质之间的连接可以不是气密的。如果需要，根据本发明的发烟制品的可燃热源可包括至少一个纵向气流通道和一个或多个纵向凹槽。
根据本发明的基于蒸馏的发烟制品的气雾产生基质包含至少一种气雾形成剂和能够响应于加热而散发出挥发性化合物的材料。气雾可以是可见的或不可见的，并且包括蒸汽以及气体和冷凝蒸汽的液滴。
该至少一种气雾形成剂可以是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，其在使用中便于形成浓且稳定的气雾并且在工作温度下基本上耐热降解。工作温度有利地始终足够高以释放足够量的至少一种气雾形成剂。气雾形成剂的沸点或气雾形成剂的混合物的沸点优选小于约350℃。合适的气雾形成剂对本领域的技术人员来说是公知的，并且包括例如多元醇、多元醇酯(比如单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯或三醋酸甘油酯)和脂肪族一元羧酸酯、脂肪族二元羧酸酯或脂肪族聚羧酸酯(例如十二烷二酸二甲酯和十四烯二酸二甲酯)。用于本发明的优选的气雾形成剂是多元醇或其混合物，比如三甘醇、1，3丁二醇，最优选为甘油。
优选地，能够响应于加热而散发出挥发性化合物的材料为植物基填料，更优选地为均质的植物基材料填料。例如，气雾产生基质可包括从植物获得的一种或多种材料，所述植物包括但不限于：烟草、茶(例如绿茶)、薄荷、月桂树、桉树、罗勒、鼠尾草、马鞭草和龙蒿。植物基材料可包括添加剂，所述添加剂包括但不限于：润湿剂、香料、粘合剂及其混合物。
有利地，植物基材料由合适的包装材料(例如纸，如水松纸)外接。这样的包装材料可用于便于组装发烟制品，并且有利地对从热传导元件到气雾产生基质的热传递只有很小或基本上没有影响。如果需要，包装材料可有助于散发挥发性化合物。例如，包装材料可以是烟草幅材。根据本发明，在更优选的基于蒸馏的发烟制品中，包括于气雾产生基质中的植物基材料主要包括烟草材料，最优选为均质烟草材料。烟草材料可以呈切丝、微珠状、小粒状、细丝或其混合物的形式。优选地，烟草材料包括重量百分比为约5％至约40％之间的气雾形成剂，更优选地重量百分比为约10％至约20％之间的气雾形成剂。用于提供具有这样的气雾形成剂填料的烟草材料的方法在本领域是已知的并且记载在例如US-A-6,378,528中。
最优选地，气雾产生基质包括由水松纸外接的均质烟草材料棒(比如再造烟叶、涂敷的烟草薄片(cast sheet tobacco)、挤出烟草(extrudetobacco)或其混合物)和气雾形成剂(比如甘油)。均质烟草材料的几何密度优选大于传统卷烟中的配方烟丝的几何密度。在本发明的优选实施例中，包括气雾形成剂的均质烟草材料的几何密度为至少约0.4mg/mm3或更大。有利地，包括气雾形成剂的均质烟草材料的几何密度在约1.2mg/mm3以下。
如果需要，烟草材料可包括合适的添加剂，所述添加剂包括但不限于：润湿剂、香料、粘合剂及其混合物。例如，如果合适的话，粘合剂可用于稳定用作例如如EP-A-0545186所公开的气雾形成剂的多元醇。包含甘油和均质烟草材料的气雾产生基质的工作温度优选控制成使得其不超过约300℃。最优选地，工作温度在约200℃至约250℃之间。
替代或除了烟草或其它植物基材料的是，气雾产生基质可包括用一种或多种在工作温度下挥发的香料浸渍或以其它方式加载的惰性载体材料。惰性载体材料可以是任何合适的在基于蒸馏的发烟制品的工作温度下基本上热稳定的已知材料，包括但是不限于：多孔陶瓷材料或天然存在的或合成的聚合物材料，比如纤维素和化学改性纤维素。例如，气雾产生基质可包括尼古丁或烟草基材料，比如被涂敷到或涂覆到惰性幅材或支承体上的从烟草获得的提取物或烟草基糊状物。
有利地，气雾产生基质具有基本上圆柱状形状，并且具有基本上一致的横截面。横截面可以是例如基本上圆形或基本上椭圆形。
优选地，热传导元件形成薄的连续套管，其紧密地外接热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分。热传导元件可由任何合适的耐热材料或具有合适热导率的材料的组合制成。优选地，热传导元件的热导率在约10W/m·K至约500W/m·K之间，更优选在约15W/m·K至约400W/m·K之间。有利地，所述材料可易于折叠并且适于使用在传统的卷烟制造设备上。例如，热传导元件可由一种或多种金属、一种或多种合金或其组合形成。更优选地，热传导元件由铝形成，最优选地由铝箔形成。优选地，热传导元件的厚度在约5微米至约50微米之间，优选地在约10微米至约30微米之间。最优选地，热传导元件是具有约20微米厚度的铝箔。
在本发明的优选实施例中，热传导元件围绕气雾产生基质的约30％至约60％的长度。
虽然其中可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分彼此邻接的基于蒸馏的发烟制品是优选的，但是其中可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分间隔开的发烟制品也落在本发明的范围内。在这样的实施例中，可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分沿发烟制品的纵向方向的间隙或间隔优选小于约2mm，更优选约0.5mm。可选地，香味源可设置在可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分之间。例如，为了增强可燃热源点燃后即刻进行的抽吸的香味，包括一种或多种具有比气雾产生基质中的挥发性化合物更高挥发性的香料的香味源可有利地设置在可燃热源的后部部分和气雾产生基质的前部部分之间。
可选地，根据本发明的发烟制品可进一步包括围绕气雾产生基质后部部分的部分的套管。该套管在热传导元件下游并且与热传导元件间隔开。热传导元件和套管之间的间隙或间隔为至少约0.5mm或更大。该套管可用作阻隔材料并且防止气雾形成剂移动到发烟制品的外表面。替代地或另外地，套管可用于通过将热保持在气雾产生基质后部部分中因而稍微减小温度梯度的倾斜度来稍微调节沿气雾产生基质长度的温度梯度的倾斜度。但是，套管仅对所述梯度的倾斜度具有很小的影响。套管可由与热传导元件相同或不同的材料制成。有利地，套管的厚度大约与热传导元件相同。
根据本发明的发烟制品可进一步包括在气雾产生基质下游的膨胀室。包括膨胀室有利地允许进一步冷却由从可燃热源到气雾产生基质的热传递所产生的气雾，同时有微少量的液滴微粒相滤出物或没有液滴微粒相滤出物。膨胀室还有利地允许通过适当选择膨胀室的长度以将根据本发明的发烟制品的总长度调节到期望值，例如与传统卷烟的长度相似的长度。优选地，膨胀室为细长中空管，其有利地具有基本上一致的横截面。例如，膨胀室可包括中空硬纸板管、中空醋酸纤维素束管或两者都包括。膨胀室在根据本发明的发烟制品的气雾产生基质和嘴端之间提供连接或桥接。
根据本发明的发烟制品可进一步包括位于气雾产生基质下游的并且如果存在膨胀室的话，位于膨胀室的下游的一体的烟嘴。一体的烟嘴可例如包括具有一个或多个段的过滤器。该过滤器可包括一个或多个由醋酸纤维素、纸或其它合适的已知过滤材料构成的段。优选地，一体的烟嘴具有低过滤效率，更优选地具有非常低的过滤效率。替代地或另外地，过滤器可包括一个或多个包括吸收剂、吸附剂、香料和其它用于传统卷烟过滤器中的气雾改性剂和添加剂、或其组合的段。
如果需要，通气孔可设置在根据本发明的发烟制品的可燃热源下游的一位置处。例如，如果存在通气孔的话，则通气孔可设置在沿根据本发明的发烟制品的一体的烟嘴的一位置处。
代替或除了设有一体的烟嘴的是，根据本发明的发烟制品可与单独的烟嘴结合使用。在一个实施例中，根据本发明的发烟制品可与可再使用的单独的烟嘴结合使用。例如可提供套件，该套件包括：(i)至少一根根据本发明的发烟制品；和(ii)用于与根据本发明的至少一根发烟制品结合使用的可再使用的单独的烟嘴。可再使用的单独的烟嘴与根据本发明的发烟制品一起使用有利地减小发烟制品被消费掉之后必须扔掉的废弃材料量。在一个替代的实施例中，根据本发明的发烟制品可与一次性的单独的烟嘴结合使用。
根据本发明的发烟制品可与任何合适的单独的烟嘴结合使用。与其中烟草被加热而不是燃烧的发烟制品一起使用的单独的烟嘴在本领域是已知的，该烟嘴也适用于与根据本发明的发烟制品一起使用。例如，US-A-5,240,012公开了一种包括可燃热源、香味产生装置和可再使用的主体的发烟制品。
用于与传统卷烟和其它其中烟草被燃烧的发烟制品一起使用的单独的烟嘴在本领域也是已知的，该烟嘴适用于与根据本发明的发烟制品一起使用。例如，GB-A-610,225公开了一种卷烟保持器，包括：具有轴向孔的烟嘴；通到烟嘴孔的可拆卸的延长部；可拆卸地接合烟嘴并且围绕延长部的套管部件；和布置在套管内的卷烟保持部分。
根据本发明的发烟制品优选通过过盈配合可拆卸地固定到单独的烟嘴上。
根据本发明的发烟制品可在使用后手动地从单独的烟嘴中去除。但是，根据本发明的发烟制品优选与包括弹出机构的单独的烟嘴结合使用，所述弹出机构可由消费者操作以在使用后将发烟制品从单独的烟嘴弹出。使用包括弹出机构的单独的烟嘴有利地减少或消除了消费者接触根据本发明的发烟制品以便从单独的烟嘴去除发烟制品的需要。
适用于包括在用于与根据本发明的发烟制品结合使用的单独的烟嘴中的弹出机构在本领域是已知的。例如，US-A-5,240,012中描述的发烟制品的可再使用的主体包括弹出装置，以便于通过将弹出装置相对于主体沿纵向方向平移预定距离而使可燃热源和香味产生装置与主体分离。
单独的烟嘴可包括具有一个或多个段的过滤器。过滤器可包括一个或多个由醋酸纤维素、纸或其它合适的已知过滤材料构成的段。优选地，单独的烟嘴具有低过滤效率，更优选地具有非常低的过滤效率。替代地或另外地，过滤器可包括一个或多个包括吸收剂、吸附剂、香料和其它用于传统卷烟的过滤器中的气雾改性剂和添加剂、或其组合的段。
根据本发明的发烟制品可进一步包括位于气雾产生基质下游的香味源。在根据本发明的发烟制品进一步包括膨胀室和香味源的情况下，香味源可位于膨胀室的下游。替代地或另外地，香味源可被结合到、吸收到或吸附到形成膨胀室的材料中，或者在膨胀室是中空管的情况下，香味源可位于膨胀室内。香味源可包括惰性载体材料，例如上述提到的用一种或多种香料、气雾形成剂或其组合浸渍的惰性载体材料。替代地或另外地，香味源可包括烟草基材料，所述烟草基材料包括但不限于：配方烟丝、均质烟草(比如再造烟草、挤出烟草或涂敷的烟草薄片)、和烟草基提取物或由烟草获得的提取物。气雾产生基质和香味源可包括相同或不同的气雾形成剂。
根据本发明的发烟制品的可燃热源、气雾产生基质与套管、膨胀室和烟嘴(如果包括套管、膨胀室和烟嘴的话)中的一个或多个可包括一种或多种香料。该香料可以是天然提取物、合成香料或其组合。可包括在根据本发明的发烟制品中的香料包括但不限于：薄荷醇、绿薄荷、胡椒薄荷、桉树、香草、可可、巧克力、咖啡、茶、调味品(比如肉桂、丁香和姜)和水果香料。例如，为了增强在根据本发明的发烟制品的可燃热源点燃后即刻进行的抽吸的香味，一种或多种香料可被吸收或以其它方式被提供到可燃热源的后部部分上或可燃热源的后部部分附近。例如，一种或多种香料可应用到可燃热源的后端表面。替代地或另外地，一种或多种香料可例如通过将其添加到粘结剂中而应用到热传导元件的内表面，所述粘结剂可用于将热传导元件附接至可燃热源的后部部分。通常，根据本发明的发烟制品的可燃热源、气雾产生基质与(如果包括的话)套管、膨胀室和烟嘴可包括相同或不同的香料。
优选地，根据本发明的发烟制品的热传导元件、气雾产生基质与套管、膨胀室和烟嘴(如果存在套管、膨胀室和烟嘴的话)由例如卷烟纸的外包装材料外接。更优选地，根据本发明的发烟制品的热传导元件、气雾产生基质与套管、膨胀室和烟嘴(如果存在套管、膨胀室和烟嘴的话)由具有散发香味性能的外包装材料外接。
在特别优选的实施例中，根据本发明的发烟制品的热传导元件、气雾产生基质与套管、膨胀室和烟嘴(如果存在套管、膨胀室和烟嘴的话)由包括装入胶囊内的添味剂或复合添味剂的外包装材料外接，所述添味剂在发烟制品使用过程中由于热降解而被释放。例如，根据本发明的发烟制品可有利地包括外包装材料，该外包装材料包括在US-A-5,479,949中所描述类型的包括β-环糊精的复合物。
在本发明的实施例中，可燃热源的前部部分也可由外包装材料外接。在这样的实施例中，外包装材料外接发烟制品的可燃热源的前部部分的部分优选由消费者在使用发烟制品之前去除。优选地，外包装材料包括切痕、穿孔线或其它弱化线、或允许外包装材料外接发烟制品的可燃热源的前部部分的部分被消费者去除的撕带。在外包装包括穿孔线或其它弱化线的情况下，拉片优选设置在靠近弱化线的外包装材料接缝中，以便于去除外包装材料的外接发烟制品的可燃热源的前部部分的部分。
去除外包装材料的外接可燃热源前部部分的部分有利地便于消费者点燃可燃热源。在本发明的替代实施例中，可燃热源的前部部分从外包装材料伸出。
外包装材料的全部或一部分可以被着色。
根据本发明，特别优选的是与传统卷烟具有相似或基本上相同的尺寸的基于蒸馏的发烟制品。根据本发明的这样的发烟制品的长度优选在约70mm至约100mm之间，更优选在约70mm至约85mm之间，最优选在约70mm至约73mm之间。
根据本发明，还特别优选的是与单独的烟嘴结合使用的基于蒸馏的发烟制品。根据本发明的这样的发烟制品的长度优选在约30mm至约50mm之间，更优选在约35mm至约45mm之间。
根据本发明的发烟制品可与具有任何期望长度的单独的烟嘴结合使用。优选地，单独的烟嘴的长度使得在使用中根据本发明的发烟制品和单独的烟嘴的组合长度在约70mm至约100mm之间，更优选在约74mm至约80mm之间，最优选为约84mm。
根据本发明的发烟制品的可燃热源的长度优选在约7mm至约17mm之间，更优选在约11mm至约15mm之间，最优选为约11mm。可燃热源的可被燃烧的长度是根据本发明的发烟制品的设计中的重要因素。优选地，可燃热源的前部部分的长度在约5mm至约15mm之间，更优选在约6mm至约8mm之间。优选地，可燃热源由热传导元件围绕的后部部分的长度在约2mm至约8mm之间，更优选在约3mm至约5mm之间。
气雾产生基质的长度优选在约5mm至约20mm之间，更优选地在约8mm至约12mm之间。气雾产生基质的前部部分的长度有利地被最小化以缩短可燃热源点燃后使气雾产生基质的部分达到足以产生感觉上可接受的气雾的温度所需的时间长度。优选地，气雾产生基质的前部部分的长度为至少在约2mm至约10mm之间，更优选地在约3mm至约8mm之间，最优选地在约4mm至约6mm之间。优选地，气雾产生基质未被热传导元件围绕的后部部分的长度在约3mm至约10mm之间。换句话说，气雾产生基质优选向下游延伸超出热传导元件约3mm至约10mm之间。更优选地，气雾产生基质向下游延伸超出热传导元件至少约4mm。
优选地，热传导元件的长度在约4mm至约13mm之间，更优选地在约8mm至约10mm之间，最优选地为约9mm。
例如，在本发明的一个实施例中，气雾产生基质的长度为约10mm，气雾产生基质的前部部分的长度为约5mm。气雾产生基质因此向下游延伸超出热传导元件约5mm。在本发明的另一个实施例中，气雾产生基质的长度为约15mm，气雾产生基质由热传导元件包围的前部部分的长度为约6mm。气雾产生基质因此向下游延伸超出热传导元件约9mm。
在气雾产生基质的后部部分由套管围绕的情况下，该套管的长度优选在约3mm至约14mm之间。
在根据本发明的发烟制品不旨在与单独的烟嘴结合使用的情况下，膨胀室的长度优选在约30mm至约80mm之间。
在根据本发明的发烟制品旨在与单独的烟嘴结合使用的情况下，膨胀室的长度优选在约5mm至约20mm之间。
优选地，根据本发明的发烟制品具有基本一致的直径。在某些优选实施例中，根据本发明的发烟制品的直径在约5mm至约9mm之间，更优选地在约7mm至约8mm之间。在替代的优选实施例中，根据本发明的发烟制品的直径在约4mm至约8mm之间，更优选地在约5mm至约7mm之间。
根据本发明的发烟制品的直径有利地基本上等于其气雾产生基质的直径。根据本发明的发烟制品的直径有利地还基本上等于其可燃热源的至少后部部分的直径。
根据本发明的发烟制品可使用已知方法和机械进行组装。
附图说明
下面将参照附图仅通过举例的方式进一步描述本发明，附图中：
图1显示了根据本发明第一优选实施例的具有表1的第1列中给出的尺寸和特征的发烟制品的示意性纵向剖视图；
图2显示了根据本发明第二优选实施例的具有表1的第3列中给出的尺寸和特征的发烟制品的示意性纵向剖视图；
图3显示了图1中所示的根据本发明第一优选实施例的发烟制品每次抽吸所释放的尼古丁和气雾形成剂(甘油)的量的图表；和
图4显示了不是根据本发明的具有表1的第2列中给出的尺寸和特征的发烟制品每次抽吸所释放的尼古丁和气雾形成剂(甘油)的量的图表。
具体实施方式
根据图1所示的本发明第一优先实施例的卷烟类发烟制品2包括以邻接的同轴方式排列的可燃热源4、气雾产生基质6、细长的膨胀室8和烟嘴10，其由低透气性的卷烟纸12的外包装材料包裹。
可燃热源4为热解的多孔碳基热源。可燃热源4是圆柱状的并且包括纵向延伸穿过可燃热源4的中心气流通道16。基本上不透气的氧化铁耐热涂层14设置在中心气流通道16的内表面上。
气雾产生基质6紧挨可燃热源4的下游设置并且包括圆柱状的均质烟草材料棒18，该圆柱状的均质烟草材料棒18包括作为气雾形成剂的甘油并且由水松纸(filter plug wrap)20限定。均质烟草材料18包括纵向排列的挤出烟草材料的细丝。
由铝箔管构成的热传导元件22围绕并且接触可燃热源4的后部部分4b和气雾产生基质6的邻接的前部部分6a。如图1所示，气雾产生基质6的后部部分未被热传导元件22围绕。
细长的膨胀室8位于气雾产生基质6的下游并且包括圆柱状的、端部开放的纸板管24。发烟制品2的烟嘴10位于膨胀室8的下游并且包括由水松纸28外接的具有非常低过滤效率的圆柱状醋酸纤维素束棒26。烟嘴10可由接装纸(未显示)外接。表1给出了卷烟类发烟制品2及其部件的尺寸和其它特征(参见第1列)。
使用中，消费者点燃可燃的碳基热源4，然后使空气通过中心气流通道16向下游朝向烟嘴10抽吸。气雾产生基质6的前部部分6a主要通过可燃热源4的邻接的非燃烧后部部分4b和热传导元件22的传导被加热。抽吸的空气在其经过中心气流通道16时被加热，然后通过对流加热气雾产生基质6。通过加热气雾产生基质6，从气雾产生基质18释放挥发性和半挥发性化合物和甘油，当被加热的抽吸空气流经气雾产生基质时，挥发性和半挥发性化合物和甘油被夹带在该加热的抽吸空气中。被加热的空气和夹带的化合物向下游经过膨胀室8、冷却并且冷凝，以形成经过烟嘴进入消费者口中(在大约环境温度下)的气雾剂。
热源4通过将粉状碳与含钾燃烧改良剂和有机粘合剂***在水中混合而制成。所形成的面团状物被成型为包括中心气流通道的圆柱状生坯杆。在所述生坯杆挤出的过程中，通过应用包括固体氧化铁微粒的悬浊液而在中心气流通道内表面上形成基本上不透气的耐热涂层。生坯杆被干燥并且在约750℃在惰性大气环境下被热解，然后被切分从而产生期望长度的若干个圆柱状热源4。气雾产生基质的预成型杆被切分成若干个期望长度的圆柱状棒。
为了制造发烟制品2，热传导元件22的矩形件被胶合到卷烟纸12上。热源4、气雾产生基质6的棒和膨胀室8被适当排列并且放置在具有附接的热传导元件22的卷烟纸12上。具有附接的热传导元件22的卷烟纸12围绕热源4的后部部分4b、气雾产生基质6和膨胀室8卷绕并且被胶合。烟嘴10使用已知的过滤器结合技术附接至膨胀室的开放端部。
图2所示的根据本发明第二优选实施例的卷烟类发烟制品30具有与图1所示的根据本发明第一优选实施例的发烟制品2大体相似的结构和设计。根据图1所示的本发明第一优选实施例的卷烟类发烟制品2和图2所示的根据本发明第二优选实施例的卷烟类发烟制品30之间的区别仅在于发烟制品30还包括位于热传导元件22下游的具有开放端的圆柱状铝箔套管32。如图2所示，套管32与热传导元件22间隔开，该套管32围绕并且接触气雾产生基质6的后部部分。表1给出了卷烟类发烟制品2及其部件的尺寸和其它特征(参见第3列)。
图1所示的根据本发明第一优选实施例的具有表1的第1列所示尺寸的发烟制品如上所述被生产出，并且每次抽吸的尼古丁(以微克为单位)和甘油(以微克为单位)的量作为抽吸次数的函数进行测量。图3示出了该结果(一次接一次抽吸的图)。为了进行对比，制造不是根据本发明的、具有表1的第2列所示的尺寸和特征的发烟制品。每次抽吸的尼古丁和甘油量的量也作为抽吸次数的函数进行测量；图4示出了该结果(一次接一次抽吸的图)。在图3和4中，尼古丁的量由实线柱显示，甘油的量由阴影线柱显示。
根据本发明第一优选实施例的发烟制品和不是根据本发明的发烟制品的区别仅在于由热传导元件所覆盖的气雾产生基质的长度；发烟制品的可燃热源、气雾产生基质、膨胀室、烟嘴和所有其它尺寸相同。在不是根据本发明的发烟制品中，热传导元件覆盖气雾产生基质的整个长度。换句话说，热产生基质没有向下游延伸超出热传导元件。不是根据本发明的发烟制品在其它方面具有与根据本发明第一优先实施例的发烟制品相同的构造。
为了产生图3和4所示的每次抽吸的图，发烟制品被同样地在22℃和50％相对湿度下保持2天。发烟制品通过由设置在热传导元件前面约1mm处的电极施加经过碳热源的电流而通过电阻加热被点燃。每30秒(抽吸频率)进行持续2秒(抽吸持续时间)的一次60ml(抽吸体积)抽吸。
在每次抽吸的基础上提供发烟制品气雾中的尼古丁和甘油的半定量测定的半定量方法如下所述：
连接到飞行时间质谱仪的超快速毛细管气相色谱仪(GC)与完全自动的包括1ml气体的注射器的注射器取样***接合，在进行抽吸时，当气雾从发烟制品嘴端部离开时从气雾进行抽取。GC在200℃下进行恒温操作。***的取样和清洗与抽吸动作同步。图3和4所示的数值是3次测定的平均值。仅获得相对的图，该结果从总吸烟过程收集的冷凝物的数量获得。
如由图3和4所示的通过每次抽吸的尼古丁和甘油的释放量图所示的，与从其中气雾产生基质未向下游延伸超出热传导元件的发烟制品所获得的不一致的释放量图相比，根据本发明第一优选实施例的发烟制品中的气雾产生基质向下游超出热传导元件的延伸有利地产生了基本上一致的释放量图。与不是根据本发明的完全覆盖的发烟制品相比，根据本发明第一优选实施例的发烟制品中的气雾产生基质由热传导元件部分覆盖通常导致初始抽吸时尼古丁和甘油的量增加，而在随后抽吸中甘油和尼古丁的量减少。
基本上一致强度或浓度的气雾良好的指标是每次抽吸的尼古丁和甘油释放量图在第5口和第17口抽吸之间相对平缓。气雾成分不一致成分良好的指标是图4中甘油释放量图相对于尼古丁释放量图的侧向移动。
表1

Claims (10)

1.一种发烟制品(2)(30)，包括：
可燃热源(4)；
气雾产生基质(6)，位于所述可燃热源(4)的下游；和
热传导元件(22)，围绕并且接触所述可燃热源(4)的后部部分(4b)和所述气雾产生基质(6)的相邻的前部部分(6a)；
其特征在于，所述气雾产生基质(6)向下游延伸超出所述热传导元件(22)至少约3mm。
2.根据权利要求1所述的发烟制品(30)，还包括围绕所述气雾产生基质的后部部分的套管(32)，其中，所述套管(32)位于所述热传导元件(22)下游并且与所述热传导元件(22)间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的发烟制品(2)(30)，其中，所述气雾产生基质(6)的前部部分(6a)邻接所述可燃热源(4)的后部部分(4b)。
4.根据权利要求1、2或3所述的发烟制品(2)(30)，其中，所述可燃热源(4)的后部部分(4b)和所述气雾产生基质(6)的前部部分(6a)具有基本上相同的尺寸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发烟制品(2)(30)，还包括：
膨胀室(8)，位于所述气雾产生基质(6)下游。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发烟制品(2)(30)，还包括：
烟嘴(10)，位于所述膨胀室(8)下游。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发烟制品(2)(30)，其中，所述可燃热源(4)为多孔碳基热源。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发烟制品(2)(30)，其中，所述气雾产生基质(6)包括均质烟草基材料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发烟制品(2)(30)，其中，设置至少一条穿过所述可燃热源(6)的纵向气流通道(16)。
10.根据权利要求10所述的发烟制品(2)(30)，其中，涂层(14)设置在所述至少一条气流通道(16)的内表面上。
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