DE19854012A1 - System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols - Google Patents
System zur Bereitstellung eines inhalierbaren AerosolsInfo
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Abstract
Ein System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols hat einen Verbund von Substratportionen und eine Inhaliervorrichtung. Der Verbund von Substratportionen weist eine Anzahl von auf einem Träger (5) angeordneten Substratportionen (1) auf, wobei jede der Substratportionen (1) innerhalb einer Umhüllung, die eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung hat, aerosolbildendes Material enthält. Die Inhaliervorrichtung hat ein Gehäuse (20), eine Halterung (24, 23) für den Verbund von Substratportionen und eine Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35, 36, 40) und ist dazu eingerichtet, daß jede Substratportion des Verbunds von Substratportionen in eine Betriebsstellung (1a) bewegbar ist und in der Betriebsstellung (1a) zur Aerosolbildung erwärmbar ist. Ein Mundstück (10) steht in der Betriebsstellung (1a) einer Substratportion mit der Aerosolaustrittsöffnung dieser Substratportion (1a) in Verbindung.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung eines inha
lierbaren Aerosols sowie die Komponenten eines derartigen Sy
stems. Dieses System ist insbesondere als Rauchartikel zur Be
reitstellung von Rauchaerosol für Raucher geeignet.
Beim Abrauchen konventioneller Cigaretten wird der größte Teil
des Tabaks nicht während der Züge, sondern in den Zugpausen ver
brannt. Dies führt zur Bildung des sogenannten Nebenstromrauchs,
der von Nichtrauchern oft als belästigend empfunden wird.
Zur Überwindung dieses Problems sind zahlreiche neue Raucharti
kel, in denen während der Zugpausen kein Tabak verbrannt wird,
vorgeschlagen worden. Ein gemeinsames Prinzip solcher Entwick
lungen ist, daß nicht die Verbrennungswärme des Tabaks, sondern
andere Energiequellen zur Freisetzung des Rauchaerosols genutzt
werden. Hierdurch wird nicht nur die Entstehung von Nebenstrom
rauch weitgehend vermieden, sondern durch eine geänderte Tempe
raturführung während der Züge kann auch eine bevorzugte Freiset
zung von Aromasubstanzen erreicht und die Bildung von reizenden
oder unerwünschten Nebenprodukten reduziert werden. Häufig kom
men in den vorgeschlagenen Rauchartikeln zur Aerosolbildung
statt Tabak Ersatzmaterialien wie spezielle Folientabake oder
mit Aromasubstanzen beaufschlagte Trägermaterialien zur Anwen
dung.
So ist ein cigarettenförmiger Rauchartikel bekannt, bei dem die
Wärmeenergie eines glimmenden Kohleelements auf eine in Innern
der Cigarette angeordnete Aluminiumkapsel übertragen wird, die
ein aerosolbildendes Material enthält.
Bei einer Modifikation dieses Rauchartikels kommt als aerosol
bildendes Material ein spezieller, mit hohen Mengen an Glycerin
beaufschlagter Folientabak zum Einsatz.
Beiden vorgenannten Rauchartikeln ist gemeinsam, daß die Ver
brennungsgase des Heizelements mit dem Rauchaerosol inhaliert
werden, was zu einer erhöhten Aufnahme von Kohlenmonoxid durch
den Raucher führt. Weiterhin muß der gesamte Rauchartikel, der
im Gegensatz zu herkömmlichen Cigaretten seine Länge beibehält,
nach dem Abrauchen entsorgt werden. Dies führt zu einem erhöhten
Anfall komplex zusammengesetzter Reststoffe und damit verbunde
nen Entsorgungsproblemen. Ein weiterer Nachteil der vorgenannten
Rauchartikel sind Geschmacksdefizite in den ersten und letzten
Zügen. Diese resultieren daraus, daß bei den ersten Zügen noch
keine ausreichende Erwärmung des Aerosolbildners erfolgt ist,
während bei den letzten Zügen das aerosolbildende Material oder
die Wärmequelle schon weitgehend aufgebraucht sind.
Die letztgenannten Nachteile können dadurch vermieden werden,
daß bei jedem Zug eine neue Portion des aerosolbildenden Materi
als erhitzt wird. Bei einem nach diesem Prinzip arbeitenden
vorbekannten Rauchartikel wird ein cigarettenförmiger Gegenstand
mit Filter- und Tabakteil am tabakseitigen Ende in ein elektro
nisch gesteuertes Abrauchgerät gesteckt. In diesem erfolgt eine
Erwärmung des tabakhaltigen Teils an mit den Zügen radial auf
einanderfolgenden Stellen durch elektrische Heizelemente. Dieses
Prinzip bedingt eine aufwendige Konstruktion des Abrauchgeräts,
das mit mehreren Heizelementen und einer komplizierten elektro
nischen Steuerung ausgerüstet sein muß. Weiterhin ist die Tempe
raturführung kritisch, da ein Weiterglimmen oder gar Verbrennen
der gesamten Tabakportion zwischen den Zügen sicher verhindert
werden muß.
Bei einer weiteren vorbekannten Anordnung dienen auf einem Band
angeordnete Substratportionen zur Aerosolbildung. Die Substrat
portionen werden Zug für Zug in Kontakt mit einem elektrischen
Heizelement gebracht. Diese Konstruktion erlaubt nur geringe
Substratmengen, und der Einsatz von Tabak als Aerosolbildner ist
nicht möglich. Weiterhin ist die für das Band benötigte Aufwic
kelvorrichtung platzaufwendig und bedarf eines komplizierten
Vorschubmechanismus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zur Be
reitstellung eines inhalierbaren Aerosols zu schaffen, das einen
einfachen Grundaufbau hat und insbesondere als Rauchartikel
dienen kann, der einen ähnlichen Geschmackseindruck wie herkömm
liche Cigaretten bietet, bei dessen Gebrauch jedoch zwischen den
Zügen kein Nebenstromrauch erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, das eine Inhaliervorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 29 und einen Verbund von Substratportionen mit den
Merkmalen des Anspruchs 31 sowie ein gemäß Anspruch 33 vorzugs
weise lösbares Mundstück aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße System zur Bereitstellung eines inhalier
baren Aerosols ist insbesondere als Rauchartikel geeignet, des
sen Funktionsweise auf dem Erhitzen eines aerosolbildenden Mate
rials während der Züge beruht. Eine Anzahl von vorzugsweise
zylindrischen Substratportionen, die jeweils innerhalb einer
Umhüllung aerosolbildendes Material enthalten, befindet sich in
einer vorzugsweise linearen oder kreisförmigen Anordnung auf
einem Träger. Ein derartiger Verbund von Substratportionen wird
in einer speziellen Inhaliervorrichtung abgeraucht, wobei vor
zugsweise bei jedem Zug eine neue Substratportion mittels chemi
scher oder elektrischer Energie erwärmt wird. Durch den Gebrauch
des Rauchartikels wird die Bildung von Nebenstromrauch in den
Zugpausen vermieden.
Eine durchschnittliche Filtercigarette liefert dem Raucher sechs
bis zehn Züge mit etwa gleicher Geschmacksintensität. Das erfin
dungsgemäße Ziel, nämlich dem Raucher eine ähnliche Anzahl ge
schmacklich gleichwertiger Züge zu liefern, läßt sich mit den
oben erläuterten vorbekannten Rauchartikeln kaum erreichen. Die
Erfindung löst das Problem, indem anstelle eines für alle Züge
verwendeten einzelnen aerosolbildenden Elements für jeden Zug
eine neue Substratportion benutzt wird. Weniger bevorzugt, aber
ebenfalls möglich ist auch die Nutzung jeweils einer Substrat
portion für zwei oder mehr Züge. Gegenüber den obenerwähnten
vorbekannten Rauchartikeln besitzt das erfindungsgemäße System
also die Vorteile eines über die Züge gleichbleibenden Rauch
angebots sowie einer einfachen Konstruktion.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1a eine perspektivische Ansicht einer Substratportion aus
einem Verbund von Substratportionen gemäß der Erfin
dung,
Fig. 1b einen Längsschnitt durch die Substratportion gemäß
Fig. 1a,
Fig. 1c einen Querschnitt durch die Substratportion gemäß Fig.
1a,
Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines Verbunds von Sub
stratportionen gemäß der Erfindung, wobei die Substrat
portionen auf einem scheibenförmigen Träger angeordnet
sind,
Fig. 2b eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungs
form eines Verbunds von Substratportionen gemäß der
Erfindung, wobei die Substratportionen auf einem weit
gehend starren linearen Träger angeordnet sind,
Fig. 2c eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform eines Verbunds von Substratportionen gemäß
der Erfindung, wobei die Substratportionen auf einem
bandförmigen linearen Träger angeordnet sind,
Fig. 3a eine schematische Veranschaulichung für ein indirektes
Heizprinzip für eine Substratportion,
Fig. 3b eine schematische Veranschaulichung für ein direktes
Heizprinzip für eine Substratportion,
Fig. 4a eine Stirnansicht einer Inhaliervorrichtung gemäß der
Erfindung mit einem auf einem scheibenförmigen Träger
angeordneten Verbund von Substratportionen und einem
eingesetzten Mundstück,
Fig. 4b einen schematischen Längsschnitt durch das System gemäß
Fig. 4a,
Fig. 5a eine Stirnansicht einer anderen Ausführungsform einer
Inhaliervorrichtung gemäß der Erfindung mit einem auf
einem linearen Träger angeordneten Verbund von Sub
stratportionen und einem eingesetzten Mundstück, und
Fig. 5b einen schematischen Längsschnitt durch das System gemäß
Fig. 5a.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Substratportion 1 ist in
den Fig. 1a bis 1c dargestellt. Die Substratportion 1 besitzt
im Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form, wie aus den
Fig. 1a bis 1c ersichtlich. Sie enthält ein aerosolbildendes
Material 2, das mit einer radial (d. h. auf dem Zylindermantel)
angeordneten Umhüllung 3 umgeben ist.
Das aerosolbildende Material 2 kann z. B. aus geschnittenem Blat
tabak, geschnittenen Tabakrippen, rekonstituiertem Tabak oder
aus einem mit Aromasubstanzen behandelten Trägermaterial beste
hen. Der Einsatz von Blatt- und Rippenschnitt kann auch in ex
pandierter Form erfolgen, wie sie z. B. durch Anwendung des in
den Patentschriften DE 29 03 300, DE 31 19 330 und DE 34 14 625
beschriebenen Verfahrens erhalten wird. Als Trägermaterialien
für Aromastoffe können sowohl organische Materialien wie z. B.
Papier, als auch anorganische wie z. B. Kieselgel zur Anwendung
kommen. Auch beliebige Mischungen der genannten Komponenten sind
einsetzbar.
In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Material 2 einen
Anteil von etwa 3% bis 30% eines verdampfbaren Polyols, z. B.
Glycerin oder Propylenglykol, um die Aerosolbildung zu ver
stärken. Eine andere Möglichkeit, die Aerosolbildung zu verstär
ken, ist der Einsatz der aerosolbildenden Materialien mit einer
Feuchte, die deutlich über der Gleichgewichtsfeuchte liegt. So
kann z. B. Tabak, dessen Gleichgewichtsfeuchte bei ca. 10% bis
12% liegt, mit einer Feuchte von 20% verwendet werden. In diesem
Fall ist durch eine geeignete Verpackung dafür zu sorgen, daß
bis zum Gebrauch kein Feuchteverlust auftritt.
Die Umhüllung 3 kann aus Papier, Kunststoff- oder Metallfolie
bestehen. Auch eine mehrlagige Umhüllung aus den genannten Kom
ponenten ist verwendbar. Bevorzugt wird jedoch eine einlagige
Umhüllung aus Papier oder metallkaschiertem Papier. In einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die Umhüllung 3
eine definierte elektrische Leitfähigkeit. Dies kann z. B. durch
Einsatz von Materialien wie kohlehaltigem oder metallbedampftem
Papier bzw. einer Kunststoffolie, in die leitfähige Partikel
eingearbeitet sind, erreicht werden.
Die Herstellung der Substratportionen 1 kann in einfacher Weise
auf einer herkömmlichen Cigarettenstrangmaschine erfolgen: Zu
nächst wird in einem Formatteil ein Endlosstrang von Tabak oder
Ersatzmaterial gebildet; dieser wird mit dem von einer Bobine in
Herstellungsrichtung zugeführten Umhüllungsmaterial umgeben und
an der Naht verleimt. Anschließend erfolgt Ablängen in den ge
wünschten Abmessungen. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung
ist das Extrudieren eines geeigneten aerosolbildenden Materials
durch eine Runddüse mit anschließendem Umhüllen und Ablängen des
Extrudats.
Vorzugsweise liegt der Durchmesser einer Substratportion 1 im
Bereich von 3 mm bis 10 mm und die Länge im Bereich von 3 mm bis
30 mm. Besonders bevorzugt werden Durchmesser von 4 mm bis 7 mm
und Längen von 5 mm bis 15 mm.
Erfindungsgemäß sind die erhaltenen Substratportionen 1 zu einem
Verbund von Substratportionen zusammengefaßt. Soll z. B. ein
Rauchartikel geschaffen werden, der dem Raucher acht Züge lie
fert, müssen bei Verwendung einer Substratportion pro Zug acht
dieser Portionen miteinander verbunden werden, um eine der her
kömmlichen Cigarette vergleichbare Handhabung zu erreichen.
Ebenso möglich, jedoch weniger bevorzugt ist die Nutzung einer
Substratportion für mehrere Züge.
Die Verbindung der Substratportionen 1 kann auf verschiedene
Weise auf beliebigen Trägermaterialien (z. B. aus Karton oder
Kunststoff) erfolgen. Bevorzugte Anordnungen sind in den Fig.
2a, 2b und 2c dargestellt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2a sind
die Substratportionen 1 kreisförmig in den Aussparungen einer
Trägerscheibe 5 angebracht. Eine ähnliche Anordnung auf einem
linearen Träger 6 zeigt Fig. 2b. Durch Aufbringen der Substrat
portionen 1 auf einen bandförmigen Träger 7 erhält man die in
Fig. 2c dargestellte Anordnung. Der bandförmige Träger 7 ist
ebenfalls linear, kann aber flexibel sein. Die Substratportionen
1 können an dem jeweiligen Träger 5, 6 bzw. 7 z. B. durch Fest
kleben befestigt sein.
Zum Abrauchen eines solchen aus einem Verbund mehrerer Substrat
portionen bestehenden Rauchgegenstands wird eine Inhaliervor
richtung (im folgenden Rauchgerät genannt) benötigt, in der das
Rauchaerosol aus den einzelnen Substratportionen freigesetzt
wird. Hierbei können zwei Wirkungsprinzipien unterschieden wer
den:
- 1. Indirekt (Fig. 3a): Die Substratportion 1 wird während des Zuges von einem im Rauchgerät erhitzten Gas durchströmt. Dabei bildet dieses Gas zusammen mit Luft und dem freigesetzten Aero sol den von dem Benutzer inhalierten Rauch.
- 2. Direkt (Fig. 3b): Die Substratportion 1 wird erhitzt, wäh rend beim Zug kalte Umgebungsluft hindurchgesogen wird, die zusammen mit dem freigesetzten Aerosol den Rauch bildet.
Ein Ausführungsbeispiel eines Rauchgeräts mit indirekter Behei
zung wird im folgenden anhand der Fig. 4a (Stirnansicht) und
4b (Längsschnitt) beschrieben. Um die Übersichtlichkeit zu ver
bessern, sind die mechanischen Einrichtungen zum Weitertransport
der Substratportionen nicht dargestellt.
In einem Gehäuse 20 ist eine Halterung für die auf einer kreis
förmigen Trägerscheibe 5 angebrachten Substratportionen 1 derge
stalt ausgeführt, daß die Trägerscheibe 5 um einen Bolzen 24
drehbar gelagert ist. Dieser Bolzen 24 kann entweder Bestandteil
des Rauchgeräts oder des die Substratportionen 1 und die Träger
scheibe 5 aufweisenden Verbundes von Substratportionen sein.
Durch die drehbare Lagerung können die Substratportionen 1 nach
einander mit Hilfe der nicht dargestellten Transporteinrichtung
in eine Betriebsstellung (Abrauchposition) gebracht werden; die
dort befindliche Substratportion ist mit 1a bezeichnet.
Eine radialsymmetrische Aufnahmeeinrichtung 21 ist im Gehäuse 20
in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. In Abrauchstellung
wird die Aufnahmeeinrichtung 21 durch die Kraft einer Schrauben
feder 22 gegen die Substratportion 1a und diese wiederum gegen
eine Brennkammer 30 gedrückt. Mit Hilfe einer konischen Dicht
fläche 23 wird so eine weitgehend gasdichte Abdichtung zwischen
der Substratportion 1a und der Aufnahmeeinrichtung 21 erreicht.
Ein Weitertransport der Substratportionen 1 wird dagegen durch
Verschieben der Aufnahmeeinrichtung 21 gegen die Kraft der
Schraubenfeder 22 ermöglicht.
Die Aufnahmeeinrichtung 21 ist zur Aufnahme eines Mundstücks 10
mit einer Bohrung versehen, deren Innendurchmesser in etwa dem
Außendurchmesser des Mundstücks 10 entspricht.
Die Brennkammer 30 ist durch eine oder mehrere Bohrungen 31 mit
der Außenseite des Rauchgerätes verbunden. Hierdurch kann Luft
32 in die Brennkammer 30 gelangen, um einerseits die Verbren
nung, andererseits auch das Durchziehen von Luft durch die Sub
stratportion 1a zu ermöglichen. In der Brennkammer befinden sich
ein Katalysatordraht oder -netz 33, eine Gasdüse 34 sowie eine
Zündelektrode 35.
Weiterhin enthält das Gehäuse 20 einen von der Außenseite mit
komprimierten, brennbaren Gasen nachfüllbaren Gastank 41, der
über ein Ventil 36 mit der Düse 34 verbunden ist, sowie eine
Batterie und Steuerung 40, über die auf elektrischem Wege das
Ventil 36 und die Zündelektrode 35 betätigt werden.
Der Gebrauch des Rauchgerätes geht wie folgt vor sich: Zunächst
wird der kreisförmige Verbund von Substratportionen 1 so in das
Rauchgerät eingelegt, daß sich die erste Substratportion in der
Abrauchposition 1a befindet. Ein neues Mundstück 10 mit einem
Filter wird in die Bohrung der Aufnahmeeinrichtung 21 einge
setzt. Nach Lösen einer Arretierung wird durch die Kraft der
Schraubenfeder 22 eine dichte Verbindung zwischen der Aufnahme
einrichtung 21, dem Mundstück 10, der Substratportion 1a und der
Brennkammer 30 hergestellt. Zur Entnahme eines Zuges wird ein
Schalter betätigt, der die batteriebetriebene Steuerung 40 aus
löst. Diese bewirkt ein zeitlich begrenztes Öffnen des Ventils
36, so daß brennbares Gas aus dem Gastank 41 durch die Düse 34
in die Brennkammer 30 eintritt. Kurze Zeit später wird durch
Anlegen einer Zündspannung an die Elektrode 35 ein Funken er
zeugt, der dazu führt, daß sich das Gas unter Luftzutritt durch
die Bohrung 31 am Katalysator 33 entzündet. Durch die Verbren
nung entsteht ein heißes Gasgemisch, das zusammen mit durch die
Bohrungen 31 eintretender Luft durch die Substratportion 1a
gezogen werden kann und dort das Rauchaerosol freisetzt. Nach
Entnahme des Zuges wird die Gaszufuhr unterbrochen und mit Hilfe
der Transporteinrichtung die nächste Substratportion 1 in Ab
rauchposition gebracht. Das Rauchgerät ist nun zur Entnahme des
nächsten Zuges bereit. Nachdem alle Substratportionen abgeraucht
sind, werden der Verbund von Substratportionen 1 und das Mund
stück 10 entnommen und entsorgt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rauchgeräts, diesmal mit
direkter Beheizung, wird im folgenden anhand der Fig. 5a
(Stirnansicht) und 5b (Längsschnitt) beschrieben. Um die
Übersichtlichkeit zu verbessern, sind, die mechanischen Ein
richtungen zum Weitertransport der Substratportionen nicht dar
gestellt.
In einem Gehäuse 50 ist eine Halterung für einen Verbund von
Substratportionen, der auf einem linearen Träger 6 angebrachte
Substratportionen 1 mit elektrisch leitfähiger Umhüllung 3' auf
weist, dergestalt ausgeführt, daß der Träger 6 in seiner Längs
richtung verschiebbar ist. Durch Verschieben können die Sub
stratportionen 1 nacheinander mit Hilfe der nicht dargestellten
Transporteinrichtung in die Betriebsstellung (Abrauchposition)
gebracht werden, in der sich die mit 1b bezeichnete Substratpor
tion befindet.
Eine radialsymmetrische Aufnahmeeinrichtung 51 ist im Gehäuse 50
in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. In Abrauchstellung
wird die Aufnahmeeinrichtung 51 durch die Kraft einer Schrauben
feder 52 gegen die Substratportion 1b und diese wiederum gegen
einen Kontakt 54 gedrückt. Mit Hilfe einer konischen Dichtfläche
53 wird so eine weitgehend gasdichte Abdichtung zwischen der
Substratportion 1b und der Aufnahmeeinrichtung 51 erreicht. Ein
Weitertransport der Substratportionen 1 wird hingegen durch Ver
schieben der Aufnahmeeinrichtung 51 gegen die Federkraft ermög
licht.
Die Aufnahmeeinrichtung 51 ist zur Aufnahme eines Mundstücks 10
mit einer Bohrung versehen, deren Innendurchmesser in etwa dem
Außendurchmesser des Mundstücks 10 entspricht.
Der ringförmige Kontakt 54 ist über ein Rohr 55 mit der Außen
seite des Rauchgerätes verbunden. Hierdurch kann Luft 56 durch
die Substratportion 1b gezogen werden.
Weiterhin enthält das Gehäuse 50 eine Batterie bzw. einen
nachladbaren Akkumulator 61 sowie eine Steuerungselektronik 60,
deren Ausgänge elektrisch mit der Aufnahmeeinrichtung 51 und dem
Kontakt 54 verbunden sind.
Der Gebrauch dieses Rauchgerätes geht wie folgt vor sich: Zu
nächst wird der Verbund von Substratportionen 1 so in das Rauch
gerät eingelegt, daß sich die erste Substratportion in der Ab
rauchposition 1b befindet. Ein neues Filtermundstück 10 wird in
die Bohrung der Aufnahmeeinrichtung 51 eingesetzt. Nach Lösen
einer Arretierung wird durch die Kraft der Schraubenfeder 52
eine dichte und elektrisch leitende Verbindung zwischen der
Aufnahmeeinrichtung 51, der Substratportion 1b und dem Kontakt
54 hergestellt. Zur Entnahme eines Zuges wird ein Schalter betä
tigt, der die Steuerung 60 auslöst. Diese bewirkt einen zeitlich
begrenzten Stromfluß durch die als Heizwiderstand dienende leit
fähige Umhüllung 3' der Substratportion 1b, der diese erwärmt
oder erhitzt und das Rauchaerosol freisetzt. Durch das Rohr 55
eintretende Luft 56 kann nun durch die Substratportion 1b und
das Mundstück 10 gezogen werden. Nach Entnahme des Zuges wird
die Stromzufuhr unterbrochen und mit Hilfe der Transporteinrich
tung die nächste Substratportion 1 in Abrauchposition gebracht.
Das Rauchgerät ist nun zur Entnahme des nächsten Zuges bereit.
Nachdem alle Substratportionen abgeraucht sind, werden der Ver
bund der Substratportionen 1 und das Mundstück 10 entnommen und
entsorgt.
Für die Konstruktion des Mundstückes 10 sind prinzipiell alle
dem Fachmann aus der Cigarettenindustrie bekannten Prinzipien
anwendbar. Im einfachsten Fall besteht das Mundstück aus einer
hohlen Papier- oder Kartonrolle. Bevorzugt wird jedoch die Aus
führung als Filtermundstück. In diesem Fall ist ein Filtermate
rial wie Celluloseacetat, Polypropylen oder Papier mit einer
ein- oder mehrlagigen Umhüllung versehen. Auch eine den bekann
ten Mehrfachfiltern entsprechende Konstruktion kann verwendet
werden, bei der in axialer Richtung mehrere Segmente mit unter
schiedlichen Eigenschaften hintereinander angeordnet und durch
eine äußere Umhüllung verbunden sind. In diesem Fall können ein
oder mehrere Segmente mit axialen Bohrungen versehen sein. Bei
allen genannten Konstruktionen besteht weiterhin die Möglichkeit
des Einsatzes einer zonenperforierten Umhüllung oder einer nach
träglichen Perforation der Umhüllung z. B. mit Hilfe eines Laser
strahls. Hierdurch kann bei den Zügen der Rauch durch Hinzuströ
men von Außenluft verdünnt werden.
Weitere Varianten des Systems bzw. seiner Komponenten ergeben
sich unmittelbar aus den Ansprüchen.
Im folgenden sind weitere Beispiele für den Verbund von Sub
stratportionen und seine Benutzung in dem System angegeben.
Eine American-Blend-Tabakmischung mit einem Gehalt von
30% Burley-Tabak
40% expandiertem Virginia-Tabak
20% nicht expandiertem Virginia-Tabak und
10% Orient-Tabak
wurde konditioniert und mit 12 Gew.-% eines wäßrigen Casings mit einem Glyceringehalt von 80 Gew.-% besprüht. Anschließend wurde der Tabak mit 0,8 mm Schnittbreite geschnitten und auf eine Feuchte von 12% abgetrocknet. 180 kg dieses Schnittabaks wurden mit 20 kg expandiertem Rippenschnitt vermischt.
30% Burley-Tabak
40% expandiertem Virginia-Tabak
20% nicht expandiertem Virginia-Tabak und
10% Orient-Tabak
wurde konditioniert und mit 12 Gew.-% eines wäßrigen Casings mit einem Glyceringehalt von 80 Gew.-% besprüht. Anschließend wurde der Tabak mit 0,8 mm Schnittbreite geschnitten und auf eine Feuchte von 12% abgetrocknet. 180 kg dieses Schnittabaks wurden mit 20 kg expandiertem Rippenschnitt vermischt.
Aus dieser Mischung wurde auf einer Cigarettenstrangmaschine ein
Endlosstrang mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Stopfdich
te von 200 mg/ml hergestellt. Als Umhüllungsmaterial kam ein auf
der Außenseite aluminiumkaschiertes, luftundurchlässiges Papier
zum Einsatz. Der Endlosstrang wurde in Einzelportionen von 8 mm
Länge geschnitten.
Jeweils acht dieser Einzelportionen wurden in den Aussparungen
eines kreisförmigen Trägers aus Kartonmaterial verklebt. Man
erhielt einen Verbund von Substratportionen, wie in Fig. 2a
dargestellt.
Der so erhaltene Verbund von Substratportionen wurde in einem
Rauchgerät gemäß Fig. 4b mit Mundstück in acht Zügen abge
raucht, ohne daß sichtbare Mengen Nebenstromrauch entstanden.
Der Geschmack wurde von Probanden als gleichmäßig und dem her
kömmlicher Cigaretten gleichwertig beurteilt.
Ein nach bekannten Verfahren hergestellter Papierfolientabak mit
einem Gehalt an Propylenglykol von 12 Gew.-% wurde mit einer
Schnittbreite von 0,8 mm geschnitten, wie in Beispiel 1 einer
Cigarettenstrangmaschine zugeführt und in dieser mit einem Ciga
rettenpapier umhüllt, wobei das Cigarettenpapier eine Luftdurch
lässigkeit von 5 CU aufwies. Durch Ablängen des Endlosstranges
erhielt man Substratportionen mit gleichen Abmessungen wie im
Beispiel 1; die Stopfdichte betrug 240 mg/ml. Die Substratpor
tionen wurden wie im Beispiel 1 verbunden und abgeraucht. Eine
Bildung von Nebenstromrauch konnte nicht festgestellt werden.
Der Geschmack wurde von Probanden als über die Züge gleichmäßig
und angenehm beurteilt.
Eine Mischung aus
72% Tabakstaub
15% Glycerin
10% Stärke und
3% Hydroxypropylcellulose
wurde auf einem handelsüblichen Doppelschnecken-Extruder durch eine Runddüse mit 4 mm Innendurchmesser extrudiert. Aufgrund des Quelleffekts erhielt man einen Endlosstrang mit 6 mm Außendurch messer. Dieser Endlosstrang wurde mit einer dünnen Umhüllung aus kohlehaltigem Papier versehen und in Einzelportionen von 10 mm Länge zerteilt. Jede dieser Einzelportionen enthielt ca. 40 mg des extrudierten Tabakmaterials. Jeweils acht dieser Einzelpor tionen wurden in den Kerben eines linearen Trägers aus Kartonma terial durch Verkleben angebracht. Man erhielt einen Verbund von Substratportionen, wie in Fig. 2b dargestellt.
72% Tabakstaub
15% Glycerin
10% Stärke und
3% Hydroxypropylcellulose
wurde auf einem handelsüblichen Doppelschnecken-Extruder durch eine Runddüse mit 4 mm Innendurchmesser extrudiert. Aufgrund des Quelleffekts erhielt man einen Endlosstrang mit 6 mm Außendurch messer. Dieser Endlosstrang wurde mit einer dünnen Umhüllung aus kohlehaltigem Papier versehen und in Einzelportionen von 10 mm Länge zerteilt. Jede dieser Einzelportionen enthielt ca. 40 mg des extrudierten Tabakmaterials. Jeweils acht dieser Einzelpor tionen wurden in den Kerben eines linearen Trägers aus Kartonma terial durch Verkleben angebracht. Man erhielt einen Verbund von Substratportionen, wie in Fig. 2b dargestellt.
Das Abrauchen erfolgte in einem Rauchgerät mit direkter, elek
trischer Beheizung und Mundstück, wie in Fig. 5b dargestellt.
Es konnte ebenfalls kein Nebenstromrauch beobachtet werden. Der
Geschmack wurde als voll und cigarettenähnlich beurteilt.
Claims (34)
1. System zur Bereitstellung eines inhalierbaren Aerosols, mit
- 1. einem Verbund von Substratportionen, der eine Anzahl von auf einem Träger (5; 6; 7) angeordneten Substratportionen (1) aufweist, wobei jede der Substratportionen (1) inner halb einer Umhüllung (3), die eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung hat, aerosolbildendes Material (2) enthält,
- 2. einer Inhaliervorrichtung, die ein Gehäuse (20; 50), eine Halterung (23, 24; 53) für den Verbund von Substratportio nen (1) und eine Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35, 36, 40; 53, 54, 60) aufweist und die dazu eingerichtet ist, daß jede Substratportion (1) des Verbunds von Substratportionen in eine Betriebsstellung (1a; 1b) bewegbar ist und in der Betriebsstellung (1a; 1b) zur Aerosolbildung erwärmbar ist, und
- 3. einem Mundstück (10), das in der Betriebsstellung einer Substratportion mit der Aerosolaustrittsöffnung dieser Sub stratportion (1a; 1b) in Verbindung steht.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Substratportionen (1) des Verbunds von Substratportionen
auf einem linearen Träger (6; 7) angeordnet sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Substratportionen (1) des Verbunds von Substratportionen
auf einem kreis- oder scheibenförmigen Träger (5) angeord
net sind.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verbund von Substratportionen sechs bis
zwölf Substratportionen (1) enthält.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Substratportionen (1) in dem Verbund von
Substratportionen jeweils eine zylindrische Form mit einer
Länge von 3 mm bis 30 mm, vorzugsweise 5 mm bis 15 mm, und
einem Durchmesser von 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 4 mm
bis 7 mm, haben, wobei die jeweilige Umhüllung (3) als
Zylindermantel angeordnet ist und die Stirnseiten des Zy
linders als Lufteintrittsöffnung und als Aerosolaustritts
öffnung eingerichtet sind.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) in dem Ver
bund von Substratportionen Schnittabak, geschnittene Tabak
rippen, Folientabakschnitt und/oder ein extrudiertes Tabak
material aufweist.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) in dem Ver
bund von Substratportionen ein mit Aromasubstanzen beauf
schlagtes Trägermaterial aufweist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das aerosolbildende Material (2) in dem Ver
bund von Substratportionen ein verdampfbares Polyol, vor
zugsweise Glycerin oder Propylenglykol, zu einem Anteil von
5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 10 Gew.-% bis 30
Gew.-%, enthält.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umhüllungen (3) der Substratportionen (1),
in dem Verbund von Substratportionen ein weitgehend luftun
durchlässiges Umhüllungsmaterial, vorzugsweise ein niedrig
poröses Cigarettenpapier, aufweisen.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umhüllungen (3) der Substratportionen (1)
in dem Verbund von Substratportionen ein Umhüllungsmaterial
mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Metallfolie oder
metallbeschichtetes Papier, aufweisen.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umhüllungen (3') der Substratportionen
(1) in dem Verbund von Substratportionen elektrisch leitfä
hig sind.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Inhaliervorrichtung eine Transportein
richtung zum Transport der Substratportionen (1) in die Be
triebsstellung (1a; 1b) aufweist.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35, 36, 40)
der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet ist, die in der
Betriebsstellung befindliche Substratportion (1a) mittels
eines durch diese Substratportion zu ziehenden, erwärmten
Luftstroms (32) zu erwärmen.
14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizeinrichtung (53, 54, 60) der Inha
liervorrichtung dazu eingerichtet ist, die in der Betriebs
stellung befindliche Substratportion (1b) durch Wärmeüber
tragung auf die Umhüllung und/oder Erwärmung der Umhüllung
(3') zu erwärmen.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizeinrichtung der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet
ist, die in der Betriebsstellung befindliche Substratpor
tion durch Kontakt mit einem Heizelement zu erwärmen.
16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizeinrichtung (53, 54, 60) der Inha
liervorrichtung eine elektrische Heizeinrichtung ist.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für
die elektrische Heizeinrichtung (53, 54, 60) der Inhalier
vorrichtung eine Batterie (61) oder ein Akkumulator (61)
vorgesehen ist, die bzw. der in dem Gehäuse (50) der Inha
liervorrichtung oder in einem separaten Gehäuse unterge
bracht oder unterbringbar ist.
18. System nach Anspruch 16 oder 17 in Verbindung mit Anspruch
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (53,
54, 60) der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet ist, die
in der Betriebsstellung befindliche Substratportion (1b)
durch einen durch die leitfähige Umhüllung (3') dieser
Substratportion fließenden Heizstrom zu erwärmen.
19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35, 36, 40)
der Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet ist, durch ther
mische oder katalytische Verbrennung Wärme zu erzeugen.
20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (20) der Inhaliervorrichtung zur Aufnahme eines
Brennstoffbehälters (41) für einen gasförmigen, flüssigen
oder festen Brennstoff eingerichtet ist.
21. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet,
daß als Brennstoff für die Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35,
36, 40) der Inhaliervorrichtung ein Kohlenwasserstoff, vor
zugsweise Propan oder Butan, vorgesehen ist.
22. System nach einem der Ansprüche 19 bis 21 in Verbindung mit
Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrich
tung (30, 33, 34, 35, 36, 40) der Inhaliervorrichtung dazu
eingerichtet ist, den Luftstrom (32) durch Kontakt von
einem brennbaren Gas/Luftgemisch mit einem Katalysator (33)
zu erwärmen.
23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Mundstück (10) lösbar mit der Inhalier
vorrichtung verbunden ist.
24. System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Mundstück (10) eine Länge von 10 mm bis
40 mm und einen Durchmesser von 6 mm bis 12 mm aufweist.
25. System nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Mundstück (10) eine hohle Papier- oder
Kartonhülse aufweist.
26. System nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Mundstück (10) als Filtermundstück ausge
bildet ist, wobei das Filtermaterial vorzugsweise Cellulo
seacetat, Papier, Myria und/oder Polypropylen mit einer
ein- oder mehrlagigen Papierumhüllung aufweist.
27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mundstück (10) einen Filterstöpsel aus mehreren in axialer
Richtung hintereinander angeordneten Teilelementen auf
weist, von denen vorzugsweise eines oder mehrere axiale
Bohrungen aufweisen.
28. System nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Mundstück (10) eine oder mehrere Perfora
tionszonen aufweist.
29. Inhaliervorrichtung mit einem Gehäuse (20; 50), mit einer
Halterung (23, 24; 53) für einen Verbund von Substratpor
tionen, der eine Anzahl von auf einem Träger (5; 6; 7)
angeordneten Substratportionen (1) aufweist, wobei jede der
Substratportionen (1) innerhalb einer Umhüllung (3), die
eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung
hat, aerosolbildendes Material (2) enthält, und mit einer
Heizeinrichtung (30, 33, 34, 35, 36, 40; 53, 54, 60), wobei
die Inhaliervorrichtung dazu eingerichtet ist, daß jede
Substratportion (1) des Verbunds von Substratportionen in
eine Betriebsstellung (1a; 1b) bewegbar ist und in der
Betriebsstellung (1a; 1b) zur Aerosolbildung erwärmbar ist.
30. Inhaliervorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch
Merkmale der Inhaliervorrichtung aus einem der Ansprüche 12
bis 22.
31. Verbund von Substratportionen, der zur Verwendung mit einer
Inhaliervorrichtung nach Anspruch 29 oder 30 eingerichtet
ist und der eine Anzahl von auf einem Träger (5; 6; 7)
angeordneten Substratportionen (1) aufweist, wobei jede der
Substratportionen (1) innerhalb einer Umhüllung (3), die
eine Lufteintrittsöffnung und eine Aerosolaustrittsöffnung
hat, aerosolbildendes Material (2) enthält.
32. Verbund von Substratportionen nach Anspruch 31, gekenn
zeichnet durch Merkmale des Verbunds von Substratportionen
aus einem der Ansprüche 2 bis 11.
33. Mundstück, das zur Verwendung mit einer Inhaliervorrichtung
nach Anspruch 29 oder 30 eingerichtet ist, wobei das Mund
stück (10) in der Betriebsstellung einer Substratportion
mit der Aerosolaustrittsöffnung dieser Substratportion (1a;
1b) in Verbindung steht, und das lösbar mit der Inhalier
vorrichtung verbindbar ist.
34. Mundstück nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Merkmale
des Mundstücks aus einem der Ansprüche 24 bis 28.
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