EP3675659B1 - Rauchartikel und verfahren zum kühlen eines erwärmten partikelbeladenen gases - Google Patents

Rauchartikel und verfahren zum kühlen eines erwärmten partikelbeladenen gases Download PDF

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EP3675659B1
EP3675659B1 EP18762025.7A EP18762025A EP3675659B1 EP 3675659 B1 EP3675659 B1 EP 3675659B1 EP 18762025 A EP18762025 A EP 18762025A EP 3675659 B1 EP3675659 B1 EP 3675659B1
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EP
European Patent Office
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cooling
particle
smoking article
loaded gas
endothermic process
Prior art date
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Active
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EP18762025.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3675659A1 (de
Inventor
Arnd Brinker
Rafael Paul BULA
Jörg Enno KARPER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Benkert GmbH and Co KG
Original Assignee
Deutsche Benkert GmbH and Co KG
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Publication date
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    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
    • A24D3/048—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure containing additives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/17—Filters specially adapted for simulated smoking devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F13/00—Appliances for smoking cigars or cigarettes
    • A24F13/02—Cigar or cigarette holders
    • A24F13/04—Cigar or cigarette holders with arrangements for cleaning or cooling the smoke

Definitions

  • the invention relates to a smoking article with a mouthpiece for sucking in a particle-laden gas, the particle-laden gas being heated.
  • the invention also relates to a method for cooling a heated particle-laden gas in a smoking article.
  • a smoking article typically a cigarette, includes at least one column of tobacco wrapped by a wrapping material.
  • smoking articles are also equipped with filters to affect the type and amount of substances in the smoke.
  • filters mostly made of cellulose acetate or paper, can reduce the particulate content of the smoke. Filters can also contain other substances such as activated carbon or flavorings.
  • a liquid or liquid contained in a tank is supplied to an evaporator in which it is vaporized.
  • the vapor is then directed via a flow channel to an outlet opening in a mouthpiece and can be inhaled by the user.
  • Carrier materials are usually used to transport the liquid to the vaporizer. These can be formed, for example, from glass fibers, cotton material formed like cotton wool, stainless steel screens or the like.
  • tobacco not burn products are becoming increasingly popular. Unlike a conventional cigarette, the tobacco is not burned, but only heated up with an additional electronic device. This prevents the formation of harmful substances that would be produced by thermal decomposition of the tobacco when it is burned.
  • the US 3,547,130A discloses a method for cooling the smoke of a cigarette and a corresponding cigarette, in which capsules containing liquid are arranged in a filler of the cigarette.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a smoking article and a method for cooling a heated particle-laden gas, in which the temperature of the gas, aerosol or vapor taken up by the user of a smoking article can be reduced.
  • the cooling device has an elongate carrier material which comprises the cooling material, the cooling material being applied to the surface of the carrier material. It makes sense for the cooling material to be printed or painted on. This enables the cooling material to be applied over as large an area as possible, as a result of which the particle-laden gas can be cooled better.
  • the carrier material can also form the cooling device at the same time.
  • the cooling device an elongate support material comprising the cooling material, the support material being folded multiple times. In this way, the largest possible surface area is created, past which the particle-laden gas flows or through which the particle-laden gas flows.
  • the carrier material can consist of a thin material so that as many folds as possible and a correspondingly large surface can be realized without disproportionately increasing the dimensions of the smoking article.
  • the folds can also be designed in such a way that the carrier material is rolled or cut and placed one on top of the other in parts.
  • the cooling material can be printed or painted on the carrier material beforehand. In this way, the cooling material can be applied over as large an area as possible, as a result of which the particle-laden gas can be cooled better.
  • a particle-laden gas is generally understood to mean gases that contain another component, especially aerosols with solid and/or liquid components, as well as vapour, mist and smoke.
  • the user When consuming a smoking article, the user typically sucks in air through a mouthpiece. The air flows through the smoking article. In a conventional cigarette, tobacco smoke is also sucked in, which first flows through the tobacco rod and possibly through a filter before it exits the mouthpiece and can be inhaled by the user.
  • a cooling device is additionally provided, through which the sucked air and, for example, tobacco smoke must flow before the gas flow, i.e. the mixture of the sucked air and the tobacco smoke, or wet vapor of an e-cigarette, hereinafter generally referred to as particle-laden gas, can escape from the mouthpiece.
  • the cooling device comprises a cooling material which the particle-laden gas can flow past and/or through.
  • the particle-laden gas is heated due to an evaporation or a combustion process. This amount of heat serves to activate an endothermic process in the cooling material.
  • energy must be supplied from the outside so that the process can start and run. This energy is supplied by the heated or heated particle-laden gas.
  • the particle-laden gas when leaving the cooling device, the particle-laden gas has a lower enthalpy than before entering it cooling device.
  • Lower enthalpy means lower temperature.
  • the particle-laden gas consequently exits the nozzle at a significantly lower temperature than it would have had if the endothermic process of the cooling material in the cooling device had not been activated.
  • the manner in which the endothermic process occurs depends on the type and nature of the cooling material. In an advantageous embodiment of the invention, it is therefore provided that the endothermic process is implemented by means of desorption. It has proven to be advantageous to use substances as cooling material that can release absorbed water to the environment. In particular, silica gel and/or zeolite can therefore be used as coolants.
  • the endothermic process is realized by melting and/or evaporating the cooling material.
  • Energy is also introduced into the cooling material when it melts or evaporates.
  • the required melting or vaporization enthalpy i.e. the amount of energy required to melt a substance sample at its melting point at constant pressure or to vaporize it at its boiling point, i.e. to convert it from a solid to a liquid or from a liquid to a gaseous state of aggregation , which is introduced from the outside, ensures that the particle-laden gas cools down before it exits the mouthpiece.
  • Both inorganic and organic substances are suitable as cooling material.
  • a further additional or alternative possibility of designing the endothermic process provides that the endothermic process is realized by releasing water of crystallization of an inorganic salt. Therefore, in particular, Glauber's salt, ie sodium sulphate hydrate, and Epsom salt, ie magnesium sulphate hydrate, can be used as coolants. Sodium sulphate is sometimes used in the tobacco industry to inhibit the smoldering of wrapping material so that the wrapping material does not burn off too quickly. These and correspondingly similar inorganic salts exist as crystalline solids under standard conditions. The crystal water or water of hydration is bound by the crystalline lattice structure within the solid.
  • the cooling device can be arranged at different points of the smoking article.
  • a filter element is included, that the filter element is arranged in front of the mouthpiece in the direction of flow of the particle-laden gas, and that the filter element includes the cooling device.
  • the carrier material can be introduced into the smoking article in such a way that the folds are arranged transversely to the direction of flow of the particle-laden gas. In this way, the particle-laden gas must flow through the carrier material. For this configuration, it is advisable to select a carrier material that does not cause too great a pressure loss when the user sucks on the mouthpiece, so that the user does not perceive the sucking as strenuous or uncomfortable.
  • the carrier material must therefore be air-permeable.
  • the carrier material can also be introduced into the smoking article in such a way that the folds are arranged in the direction of flow of the particle-laden gas. In this way, the particle-laden gas flows against the carrier material, but does not flow through it. Air permeability of the carrier material is therefore not absolutely necessary in this configuration.
  • the carrier material is part of the cooling device and the filter element at the same time. If the folds are arranged in or transversely to the direction of flow of the particle-laden gas, filter material for filtering the particle-laden gas can also be introduced into the spaces between the folds. It is also conceivable that the carrier material is already made of filter material. Besides, they can alternative arrangements of the folds of the carrier material in the smoking article can also be realized at the same time.
  • the smoking article then has a section in which the folds of the carrier material are aligned in the flow direction of the particle-laden gas and a section in which the folds are aligned transversely to the flow direction of the particle-laden gas.
  • the cooling material is introduced into the carrier material.
  • the cooling material can already be incorporated into the paper pulp during the manufacture of the carrier material, which can be made from paper, for example.
  • the cooling material can be introduced into the cooling device in small particles.
  • the small particles can, for example, be introduced into the spaces between the folds of the carrier material in order to further improve the effect of the cooling device.
  • the cooling material can also be sprinkled into the filter material.
  • the filter element then takes on a dual function, since it filters toxic substances from the particle-laden gas and at the same time ensures the cooling of the particle-laden gas.
  • the cooling device can also be provided directly in the tobacco mixture in a smoking article with a tobacco mixture, with the small particles then being introduced into the tobacco mixture.
  • the size of the particles also depends on the nature of the cooling material. In general, all particle size distributions that do not disproportionately increase the dimensions of the smoking article are conceivable. Disproportionate in this context means a strong deviation from the dimensions of a conventional smoking article.
  • a further embodiment of the smoking article according to the invention provides that the cooling device is arranged as a separate segment in the direction of flow of the particle-laden gas in front of the mouthpiece.
  • the separate segment can have a variety of shapes. A preferred cylindrical shape is described as an example, to which the invention should not be limited.
  • Conventional smoking articles are mostly configured essentially in the form of a cylinder.
  • the separate segment can also be in the direction of flow of the particle-laden gas can be arranged in front of a possible filter.
  • the cooling device as a separate segment can, for example, consist entirely of the cooling material. It is also conceivable that the separate segment has a type of housing, so that the cooling material can be encapsulated as a porous material or as a powder in the housing.
  • the housing has an inlet opening and an outlet opening for the particle-laden gas, through which it flows as a result of being sucked in through the user's mouthpiece.
  • the cooling device can also optionally be attachable in or on the smoking article. In this way, a user has the option of only cooling the particle-laden gas if they deem it necessary.
  • the aforementioned object is achieved in a method for cooling a heated particle-laden gas in a smoking article with the features of claim 10, as described at the outset, in that the particle-laden gas is passed through a cooling device when it is sucked in, that the cooling device has a cooling material that the cooling is realized by the cooling device by means of an endothermic process of the cooling material and that the endothermic process is activated by the heated particle-laden gas.
  • the cooling material can be selected in such a way that various endothermic processes can be started.
  • the endothermic process will be realized by means of desorption.
  • the endothermic process is realized by melting the cooling material.
  • the endothermic process is realized by releasing crystal water of an inorganic salt.
  • the smoking article 1 in the form of a cigarette has a cooling device 4 , the cooling device 4 including a cooling material 5 .
  • the cooling device 4 is arranged in front of a filter element 6 in the flow direction of the particle-laden gas 3 (represented by the arrows).
  • a carrier material 7 is arranged inside the cooling device 4 (cf. 3 ), on which particles 8 of the cooling material 5 are scattered in the interstices of the folded carrier material 7 .
  • the cooling device 4 is designed as a separate segment 9 in the cylindrical arrangement of the cigarette.
  • the filter element 6 with the mouthpiece 2 adjoins one end of the cooling device 4.
  • the tobacco smoke or generally the particle-laden gas 3 flows through the smoking article 1 and accordingly through the cooling device 4 in which the cooling material 5 is arranged.
  • the high temperature of the particle-laden gas 3 is sufficient to activate an endothermic process in the cooling material 5 . In this endothermic process, energy is required, which is extracted from the gas 3 laden with particles. The extracted energy results in a decrease in temperature of the particle-laden gas 3, which then flows further into the filter element 6 and exits the mouthpiece 2 at a temperature that the user finds comfortable.
  • the cooling device 5 is of a multiple folded carrier material 7 formed.
  • the folds 12 are aligned transversely to the direction of flow of the particle-laden gas 3 .
  • the carrier material 7 is designed to be air-permeable so that the user can suck it up without any problems.
  • the carrier material 7 is coated with the cooling material 5 .
  • the cooling material 5 was previously printed onto the carrier material 7 during production.
  • the cooling device 4 simultaneously represents the filter element 6, filter material being interspersed between the folds 12 of the carrier material 7 in order to filter out pollutants in the particle-laden gas 3 formed by the burning tobacco rod 11.
  • FIG. 3 shows a cooling device 4 for a smoking article 1 in a sectional view.
  • a carrier material 7 is shown which is folded several times.
  • the carrier material 7 is coated with the cooling material 5 by prior printing of the carrier material 7 with the cooling material 5 .
  • small particles 8 of the cooling material 5 are arranged between the folds 12 of the carrier material 7 in order to maximize the cooling effect of the cooling device 4 .
  • the carrier material 7 of the cooling device 4 is not made of an air-permeable material.
  • the folds 12 of the carrier material 7 must therefore be aligned in a smoking article 1 in the flow direction of the particle-laden gas 3 so that the particle-laden gas 3 can easily flow through the cooling device 4 when the user sucks it.
  • the surface of the carrier material 7 is only flowed against, but not flowed through.
  • the cooling device 4 shows a detail of a smoking article 1 in a sectional view with a separate cooling device 4.
  • the cooling device 4 has a housing 13 in which the cooling material 5 is arranged in small porous particles 8.
  • FIG. The housing 13 serves to enclose the cooling material 5 so that it cannot be distributed in the smoking article 1.
  • the housing 13 of the cooling device 4 has a perforated inlet opening 14 for incoming particle-laden gas 3 and a perforated outlet opening 15 .
  • the particle-laden gas 3 can flow through the inlet opening 14 and through the outlet opening 15 and thereby comes into contact with the cooling material 5, whereby the cooling of the particle-laden gas 3 is activated due to the high temperature of the particle-laden gas.
  • the cooling device 4 as a separate segment 9 can be removed from the smoking article 1 and used if necessary. In this way, a user can decide for himself when he thinks it makes sense to cool the particle-laden gas 3 emerging from the mouthpiece 2 .

Landscapes

  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rauchartikel mit einem Mundstück zum Ansaugen eines partikelbeladenen Gases, wobei das partikelbeladene Gas erwärmt ist. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum Kühlen eines erwärmten partikelbeladenen Gases in einem Rauchartikel.
  • Ein Rauchartikel, typischerweise eine Zigarette, umfasst zumindest eine Tabaksäule, die von einem Umhüllungsmaterial umhüllt wird. In vielen Fällen sind Rauchartikel auch mit Filtern ausgestattet, um die Art und Menge der Substanzen im Rauch zu beeinflussen. Solche Filter, meist aus Zelluloseacetat oder Papier, können den partikulären Anteil des Rauchs vermindern. Filter können auch andere Stoffe, wie Aktivkohle oder Aromastoffe enthalten.
  • Es ist allgemein bekannt, dass bei der Verbrennung von Tabak in Rauchartikeln viele gesundheitsschädliche Substanzen entstehen. Es besteht daher ein Interesse der Industrie, Rauchartikel zu produzieren, deren Rauch nennenswert weniger schädliche Substanzen enthält.
  • Mittlerweile sind im Stand der Technik auch elektronische Zigaretten, oder kurz E-Zigaretten, aber auch elektronische Verdampfungsgeräte weit verbreitet. Diese sind in unterschiedlichen Ausführungsformen im Stand der Technik bekannt und werden als Ersatz für herkömmliche Tabak-Zigaretten, die abgebrannt werden, verwendet. Sie sind gegenüber den Tabak-Zigaretten gesundheitlich vorteilhafter, da aufgrund des für die Verdampfung vorgesehenen Liquids keine Verbrennung stattfindet, bei der ansonsten eine größere Anzahl an Schadstoffen freigesetzt wird, wodurch sie somit als weniger gesundheitsschädlich anzusehen sind.
  • Bei den bekannten elektronischen Zigaretten werden eine in einem Tank enthaltene Flüssigkeit oder Liquid einem Verdampfer zugeführt, in dem sie verdampft werden. Der Dampf wird dann über einen Strömungskanal zu einer Auslassöffnung in ein Mundstück geleitet und kann von dem Anwender eingeatmet werden. Um das Liquid zu dem Verdampfer zu befördern, werden in der Regel Trägermaterialien verwendet. Diese können beispielsweise aus Glasfasern, watteartig gebildetem Baumwollmaterial, Edelstahlsieben oder Ähnlichem gebildet sein.
  • Daneben erfreuen sich sogenannte "Heat not Burn Produkte" immer größerer Beliebtheit. Dabei wird der Tabak nicht, wie bei einer herkömmlichen Zigarette, verbrannt, sondern lediglich mit einem elektronischen Zusatzgerät aufgeheizt. Dadurch wird die Bildung von gesundheitsschädlichen Stoffen verhindert, die beim thermischen Zerfall des Tabaks entstehen würden, wenn dieser verbrannt wird.
  • Alle vorgenannten Produkte, sowie herkömmliche Rauchartikel, weisen allgemein den Nachteil auf, dass der eingeatmete Dampf oder Rauch beim Anwender mit einer hohen Temperatur aufgenommen wird. Dies ist für den Anwender mitunter unangenehm.
  • Die US 3,547,130 A offenbart ein Verfahren zum Kühlen des Rauchs einer Zigarette und eine entsprechende Zigarette, bei dem Flüssigkeit enthaltende Kapseln in einem Füllstoff der Zigarette angeordnet sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rauchartikel sowie ein Verfahren zum Kühlen eines erwärmten partikelbeladenen Gases anzugeben, bei denen die Temperatur des vom Anwender von einem Rauchartikel aufgenommenen Gases, Aerosols oder Dampfes reduziert werden kann.
  • Diese Aufgabe ist bei dem eingangs genannten Rauchartikel gemäß dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass mindestens eine Kühleinrichtung zum Kühlen des partikelbeladenen Gases umfasst ist, dass das partikelbeladene Gas beim Ansaugen durch die Kühleinrichtung strömt, dass die Kühleinrichtung ein Kühlmaterial aufweist, dass das Kühlen durch die Kühleinrichtung mittels eines endothermen Prozesses des Kühlmaterials realisiert ist und dass der endotherme Prozess durch das erwärmte partikelbeladene Gas aktiviert ist. Erfindungsgemäß weist die Kühleinrichtung ein längliches Trägermaterial auf, das das Kühlmaterial umfasst, wobei das Kühlmaterial auf der Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht ist. Es bietet sich an, dass das Kühlmaterial aufgedruckt oder aufgestrichen ist. Somit ist ein möglichst großflächiger Auftrag des Kühlmaterials möglich, wodurch das partikelbeladene Gas besser abgekühlt werden kann. Das Trägermaterial kann auch gleichzeitig die Kühleinrichtung bilden.
  • Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einer alternativen Ausgestalung der Erfindung gemäß dem Patentanspruch 3 dadurch gelöst, dass die Kühleinrichtung ein längliches Trägermaterial aufweist, das das Kühlmaterial umfasst, wobei das Trägermaterial mehrfach gefaltet ist. Auf diese Weise ist eine möglichst große Oberfläche geschaffen, an der das partikelbeladene Gas vorbei- oder durch die das partikelbeladene Gas hindurchströmt.
  • Das Trägermaterial kann aus einem dünnen Material bestehen, damit möglichst viele Faltungen und eine entsprechend große Oberfläche realisiert werden können, ohne die Dimensionen des Rauchartikels unverhältnismäßig zu vergrößern. Die Faltungen können auch derart ausgestaltet sein, dass das Trägermaterial gerollt oder geschnitten und in Teilen übereinander gelegt ist. Das Kühlmaterial kann zuvor auf das Trägermaterial aufgedruckt oder aufgestrichen werden. Auf diese Weise ist ein möglichst großflächiger Auftrag des Kühlmaterials möglich, wodurch das partikelbeladene Gas besser abgekühlt werden kann.
  • Unter einem partikelbeladenen Gas sind Gase allgemein zu verstehen, die einen weiteren Bestandteil enthalten, vor allem auch Aerosole mit festen und/oder flüssigen Bestandteilen sowie Dampf, Nebel und Rauch. Beim Konsum eines Rauchartikels saugt der Anwender in der Regel Luft durch ein Mundstück an. Die Luft strömt durch den Rauchartikel. Bei einer herkömmlichen Zigarette wird zusätzlich Tabakrauch angesaugt, der zunächst durch den Tabakstrang und möglicherweise durch einen Filter strömt, bevor er aus dem Mundstück austritt und vom Anwender inhaliert werden kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich eine Kühleinrichtung vorgesehen, durch die die angesaugte Luft und beispielsweise Tabakrauch strömen muss, bevor der Gasstrom, also das Gemisch aus der angesaugten Luft und dem Tabakrauch, oder Nassdampf einer E-Zigarette, im Folgenden allgemein partikelbeladenes Gas genannt, aus dem Mundstück austreten kann. Die Kühleinrichtung umfasst ein Kühlmaterial, an dem das partikelbeladene Gas vorbeiströmen und/oder hindurchströmen kann. Das partikelbeladene Gas ist aufgrund einer Verdampfung oder eines Verbrennungsprozesses aufgeheizt. Diese Wärmemenge dient dazu, um bei dem Kühlmaterial einen endothermen Prozess zu aktivieren. Bei einem endothermen Prozess muss von außen Energie zugeführt werden, damit der Vorgang gestartet wird und ablaufen kann. Diese Energie wird von dem aufgeheizten bzw. erwärmten partikelbeladenen Gas geliefert. Beim Verlassen der Kühleinrichtung hat das partikelbeladene Gas infolgedessen eine geringere Enthalpie als vor Eintritt in die Kühleinrichtung. Eine geringere Enthalpie ist gleichbedeutend mit einer geringeren Temperatur. Das partikelbeladene Gas tritt folglich mit einer deutlich geringeren Temperatur aus dem Mundstück aus, als es gehabt hätte, wenn der endotherme Prozess des Kühlmaterials in der Kühleinrichtung nicht aktiviert worden wäre.
  • Die Art und Weise des Ablaufs des endothermen Prozesses richtet sich nach der Art und Beschaffenheit des Kühlmaterials. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der endotherme Prozess mittels Desorption realisiert ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Stoffe als Kühlmaterial zu verwenden, die absorbiertes Wasser an die Umgebung abgeben können. Als Kühlmittel können daher insbesondere Kieselgel und/oder Zeolith verwendet werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der endotherme Prozess mittels Schmelzen und/oder Verdampfen des Kühlmaterials realisiert ist. Auch beim Schmelzen bzw. Verdampfen wird Energie in das Kühlmaterial eingebracht. Die benötigte Schmelz- bzw. Verdampfungsenthalpie, also die Energiemenge, die benötigt wird, um eine Stoffprobe an ihrem Schmelzpunkt bei konstantem Druck zu schmelzen bzw. an ihrem Siedepunkt zu verdampfen, also vom festen in den flüssigen oder vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand zu überführen, die von außen eingebracht wird, sorgt dafür, dass sich das partikelbeladene Gas abkühlt, bevor es aus dem Mundstück austritt. Als Kühlmaterial eignen sich sowohl anorganische als auch organische Substanzen.
  • Eine weitere zusätzliche oder alternative Möglichkeit, den endothermen Prozess auszugestalten, sieht vor, dass der endotherme Prozess mittels Freisetzen von Kristallwasser eines anorganischen Salzes realisiert ist. Als Kühlmittel können daher insbesondere Glaubersalz, also Natriumsulfat-Hydrat, und Bittersalz, also Magnesiumsulfat-Hydrat, verwendet werden. Natriumsulfat wird in der Tabakindustrie teilweise zur Glimmhemmung von Umhüllungsmaterial verwendet, damit das Umhüllungsmaterial nicht zu schnell abbrennt. Diese und entsprechend ähnliche anorganischen Salze liegen unter Normalbedingungen als kristalliner Festkörper vor. Das Kristallwasser bzw. Hydratwasser ist durch die kristalline Gitterstruktur innerhalb des Festkörpers gebunden. Im Gegensatz zur Desorption, bei denen die Wassermoleküle nicht am Kristallgitter beteiligt sind, werden die Wassermoleküle bei diesen Salzen koordinativ an Ionen oder über Wasserstoffbrückenbindungen gebunden. Für das Freisetzen des Kristallwassers wird Energie benötigt. Die Energie wird durch das erwärmte partikelbeladene Gas zur Verfügung gestellt. Bei diesem Vorgang kühlt sich das partikelbeladene Gas folglich ab, bevor es aus dem Mundstück austreten kann.
  • Die Kühleinrichtung kann an verschiedenen Stellen des Rauchartikels angeordnet sein. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Filterelement umfasst ist, dass das Filterelement in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases vor dem Mundstück angeordnet ist und dass das Filterelement die Kühleinrichtung umfasst. Durch die Anordnung der Kühleinrichtung im Filterelement kann der Rauchartikel, wenn es sich beispielsweise um eine herkömmliche Zigarette handelt, beinahe ohne Änderung ausgestaltet werden. Eine Zigarette mit einem Filterelement weist bereits Strukturen auf, in denen die Kühleinrichtung mit dem Kühlmaterial eingebracht werden kann.
  • Das Trägermaterial kann derart in den Rauchartikel eingebracht werden, dass die Faltungen quer zur Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases angeordnet sind. Auf diese Weise muss das partikelbeladene Gas durch das Trägermaterial hindurchströmen. Für diese Ausgestaltung empfiehlt es sich, ein Trägermaterial auszuwählen, das keinen zu großen Druckverlust beim Ansaugen des Anwenders am Mundstück verursacht, damit das Ansaugen vom Anwender nicht als anstrengend oder unangenehm aufgefasst wird. Das Trägermaterial muss daher luftdurchlässig sein.
  • Das Trägermaterial kann ebenfalls derart in dem Rauchartikel eingebracht sein, dass die Faltungen in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Trägermaterial von dem partikelbeladenen Gas angeströmt, aber nicht durchströmt. Eine Luftdurchlässigkeit des Trägermaterials ist bei dieser Ausgestaltung daher nicht zwingend notwendig.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Trägermaterial gleichzeitig Teil der Kühleinrichtung und des Filterelements ist. Bei Anordnung der Faltungen in oder quer zur Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases kann zusätzlich Filtermaterial zur Filterung des partikelbeladenen Gases in den Zwischenräumen der Faltungen eingebracht sein. Denkbar ist auch, dass das Trägermaterial bereits aus Filtermaterial hergestellt ist. Außerdem können die alternativen Anordnungen der Faltungen des Trägermaterials in dem Rauchartikel auch gleichzeitig realisiert werden. Der Rauchartikel weist dann einen Abschnitt auf, in dem die Faltungen des Trägermaterials in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases ausgerichtet sind und einen Abschnitt, in dem die Faltungen quer zur Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases ausgerichtet sind.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Kühlmaterial in das Trägermaterial eingebracht ist. Das Kühlmaterial kann schon bei der Herstellung des Trägermaterials, das beispielsweise aus Papier hergestellt werden kann, in die Papiermasse mit eingearbeitet werden.
  • Zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Kühlmaterial in kleinen Partikeln in die Kühleinrichtung eingebracht sein. Die kleinen Partikel können beispielsweise zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung in die Zwischenräume der Faltungen des Trägermaterials eingebracht werden, um den Effekt der Kühleinrichtung weiter zu verbessern. Weist der Rauchartikel einen herkömmlichen Filter auf, der auch die Kühleinrichtung umfasst, kann das Kühlmaterial auch in das Filtermaterial eingestreut werden. Das Filterelement übernimmt dann eine Doppelfunktion, da es toxische Stoffe aus dem partikelbeladenen Gas filtert und gleichzeitig für die Kühlung des partikelbeladenen Gases sorgt. Zusätzlich oder alternativ kann die Kühleinrichtung bei einem Rauchartikel mit Tabakmischung auch direkt in der Tabakmischung vorgesehen sein, wobei die kleinen Partikel dann in die Tabakmischung eingebracht werden. Die Größe der Partikel hängt auch von der Beschaffenheit des Kühlmaterials ab. Denkbar sind generell alle Korngrößenverteilungen, die die Dimensionen des Rauchartikels nicht unverhältnismäßig vergrößern. Unverhältnismäßig bedeutet in diesem Zusammenhang eine starke Abweichung zu den Dimensionen eines herkömmlichen Rauchartikels.
  • Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rauchartikels sieht vor, dass die Kühleinrichtung als separates Segment in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases vor dem Mundstück angeordnet ist. Das separate Segment kann eine Vielzahl an Formen aufweisen. Beispielhaft sei eine bevorzugte Zylinderform beschrieben, auf die die Erfindung nicht begrenzt sein soll. Herkömmliche Rauchartikel sind meist im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. Das separate Segment kann dabei außerdem in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases vor einem möglichen Filter angeordnet sein. Die Kühleinrichtung als separates Segment kann beispielsweise vollständig aus dem Kühlmaterial bestehen. Denkbar ist auch, dass das separate Segment eine Art Gehäuse aufweist, so dass das Kühlmaterial gekapselt als poröses Material oder als Pulver in dem Gehäuse vorliegen kann. Das Gehäuse weist eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für das partikelbeladene Gas auf, durch die es aufgrund des Ansaugens durch das Mundstück vom Anwender hindurchströmt. Die Kühleinrichtung kann auch optional in bzw. an dem Rauchartikel anbringbar sein. Auf diese Weise hat ein Anwender die Option, das partikelbeladene Gas nur zu kühlen, wenn er es für notwendig hält.
  • Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einem eingangs beschriebenen Verfahren zum Kühlen eines erwärmten partikelbeladenen Gases in einem Rauchartikel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 dadurch gelöst, dass das partikelbeladene Gas bei Ansaugen durch eine Kühleinrichtung geleitet wird, dass die Kühleinrichtung ein Kühlmaterial aufweist, dass das Kühlen durch die Kühleinrichtung mittels eines endothermen Prozesses des Kühlmaterials realisiert wird und dass der endotherme Prozess durch das erwärmte partikelbeladene Gas aktiviert wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Kühlmaterial derart wählbar, dass verschiedene endotherme Prozesse in Gang gesetzt werden können. Zum einen ist vorgesehen, dass der endotherme Prozess mittels Desorption realisiert wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der endotherme Prozess mittels Schmelzen des Kühlmaterials realisiert wird. Außerdem ist es möglich, dass der endotherme Prozess mittels Freisetzen von Kristallwasser eines anorganischen Salzes realisiert wird.
  • Im Einzelnen gibt es mehrere Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Rauchartikel und das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1, 3 und 10 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Rauchartikels mit einer Kühleinrichtung,
    Fig. 2
    eine schematische Schnittdarstellung eines Rauchartikels mit einer Kühleinrichtung,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung für einen Rauchartikel und
    Fig. 4
    eine schematische Schnittdarstellung einer gekapselten Kühleinrichtung in einem Rauchartikel.
  • Fig. 1 zeigt einen Rauchartikel 1 mit einem Mundstück 2, durch das ein partikelbeladenes Gas 3 beim Ansaugen am Mundstück 2 strömen kann. Der Rauchartikel 1 in Form einer Zigarette weist eine Kühleinrichtung 4 auf, wobei die Kühleinrichtung 4 ein Kühlmaterial 5 umfasst. Die Kühleinrichtung 4 ist in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases 3 (durch die Pfeile dargestellt) vor einem Filterelement 6 angeordnet. Im Inneren der Kühleinrichtung 4 ist ein Trägermaterial 7 angeordnet (vgl. Fig. 3), auf dem Partikel 8 des Kühlmaterials 5 in den Zwischenräumen des gefalteten Trägermaterials 7 eingestreut sind. Die Kühleinrichtung 4 ist als separates Segment 9 in der zylindrischen Anordnung der Zigarette ausgestaltet. An ein Ende der Kühleinrichtung 4 grenzt das Filterelement 6 mit dem Mundstück 2. An das andere Ende grenzt ein Umhüllungsmaterial 10, das einen Tabakstrang 11 umhüllt. Wird der Rauchartikel 1 am Ende des Tabakstrangs 11 angezündet, verbrennt der Tabak mit dem Umhüllungsmaterial 10 bei ca. 800°C und entwickelt den Tabakrauch, der über das Mundstück 2 durch den Rauchartikel 1 angesaugt werden kann. Beim Anwender ist der Rauch nicht mehr so heiß, weist aber dennoch eine hohe Temperatur auf, die für den Anwender als unangenehm empfunden wird. Der Tabakrauch bzw. allgemein das partikelbeladene Gas 3 strömt durch den Rauchartikel 1 und entsprechend durch die Kühleinrichtung 4 in der das Kühlmaterial 5 angeordnet ist. Die hohe Temperatur des partikelbeladenen Gases 3 ist ausreichend, um einen endothermen Prozess des Kühlmaterials 5 zu aktivieren. Bei diesem endothermen Prozess wird Energie benötigt, die dem partikelbeladenen Gas 3 entzogen wird. Die entzogene Energie resultiert in einer Temperaturabnahme des partikelbeladenen Gases 3, welches anschließend weiter in das Filterelement 6 strömt und mit einer Temperatur aus dem Mundstück 2 austritt, die für den Anwender als angenehm empfunden wird.
  • Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Rauchartikels 1 mit einer Kühleinrichtung 5. Die Kühleinrichtung 5 wird von einem mehrfach gefalteten Trägermaterial 7 gebildet. Die Faltungen 12 sind dabei quer zur Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases 3 ausgerichtet. Das Trägermaterial 7 ist entsprechend luftdurchlässig ausgestaltet, damit das Ansaugen durch den Anwender problemlos realisiert werden kann. Das Trägermaterial 7 ist mit dem Kühlmaterial 5 beschichtet. Das Kühlmaterial 5 wurde bei der Herstellung zuvor auf das Trägermaterial 7 aufgedruckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt die Kühleinrichtung 4 gleichzeitig das Filterelement 6 dar, wobei zwischen die Faltungen 12 des Trägermaterials 7, Filtermaterial eingestreut ist, um Schadstoffe des partikelbeladenen Gases 3, das von dem abbrennenden Tabakstrang 11 gebildet wird, auszufiltern.
  • Fig. 3 zeigt eine Kühleinrichtung 4 für einen Rauchartikel 1 in einer Schnittdarstellung. Gezeigt ist ein Trägermaterial 7 das mehrfach gefaltet ist. Das Trägermaterial 7 ist mit dem Kühlmaterial 5, durch vorheriges Bedrucken des Trägermaterials 7 mit dem Kühlmaterial 5, beschichtet. Zusätzlich sind zwischen den Faltungen 12 des Trägermaterials 7 kleine Partikel 8 des Kühlmaterials 5 angeordnet, um den Kühleffekt der Kühleinrichtung 4 zu maximieren. Das Trägermaterial 7 der Kühleinrichtung 4 ist nicht aus einem luftdurchlässigen Material hergestellt. Die Faltungen 12 des Trägermaterials 7 müssen daher in einem Rauchartikel 1 in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases 3 ausgerichtet sein, damit das partikelbeladene Gas 3 bei Ansaugen des Anwenders leicht durch die Kühleinrichtung 4 strömen kann. Die Oberfläche des Trägermaterials 7 wird dabei lediglich angeströmt, aber nicht durchströmt.
  • Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Rauchartikels 1 in einer Schnittdarstellung mit einer separaten Kühleinrichtung 4. Die Kühleinrichtung 4 weist ein Gehäuse 13 auf in dem das Kühlmaterial 5 in kleinen porösen Partikeln 8 angeordnet ist. Das Gehäuse 13 dient dazu, das Kühlmaterial 5 einzuschließen, damit es sich nicht in dem Rauchartikel 1 verteilen kann. Das Gehäuse 13 der Kühleinrichtung 4 weist eine perforierte Eintrittsöffnung 14 für eintretendes partikelbeladenes Gas 3 und eine perforierte Austrittsöffnung 15 auf. Das partikelbeladene Gas 3 kann durch die Eintrittsöffnung 14 und durch die Austrittsöffnung 15 strömen und gerät dabei in Kontakt mit dem Kühlmaterial 5, wodurch die Kühlung des partikelbeladenen Gases 3 aufgrund der hohen Temperatur des partikelbeladenen Gases aktiviert wird. Die Kühleinrichtung 4 als separates Segment 9 kann aus dem Rauchartikel 1 entfernt und bei Bedarf eingesetzt werden. Auf diese Weise kann ein Anwender selbst entscheiden, wann er es für sinnvoll hält, das aus dem Mundstück 2 austretende partikelbeladene Gas 3 zu kühlen.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Rauchartikel
    2
    Mundstück
    3
    partikelbeladenes Gas
    4
    Kühleinrichtung
    5
    Kühlmaterial
    6
    Filterelement
    7
    Trägermaterial
    8
    Partikel
    9
    Segment
    10
    Umhüllungsmaterial
    11
    Tabakstrang
    12
    Faltungen
    13
    Gehäuse
    14
    Eintrittsöffnung
    15
    Austrittsöffnung

Claims (13)

  1. Rauchartikel (1), mit einem Mundstück (2) zum Ansaugen eines partikelbeladenen Gases (3), wobei das partikelbeladene Gas (3) erwärmt ist, wobei mindestens eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen des partikelbeladenen Gases (3) umfasst ist, dass das partikelbeladene Gas (3) beim Ansaugen durch die Kühleinrichtung (4) strömt, dass die Kühleinrichtung (4) ein Kühlmaterial (5) aufweist, dass das Kühlen durch die Kühleinrichtung (4) mittels eines endothermen Prozesses des Kühlmaterials (5) realisiert ist und dass der endotherme Prozess durch das erwärmte partikelbeladene Gas (3) aktiviert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühleinrichtung (4) ein längliches Trägermaterial (7) aufweist, dass das längliche Trägermaterial (7) das Kühlmaterial (5) umfasst und dass das Kühlmaterial (5) auf der Oberfläche des Trägermaterials (7) aufgebracht ist.
  2. Rauchartikel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (7) mehrfach gefaltet ist.
  3. Rauchartikel (1), mit einem Mundstück (2) zum Ansaugen eines partikelbeladenen Gases (3), wobei das partikelbeladene Gas (3) erwärmt ist, wobei mindestens eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen des partikelbeladenen Gases (3) umfasst ist, dass das partikelbeladene Gas (3) beim Ansaugen durch die Kühleinrichtung (4) strömt, dass die Kühleinrichtung (4) ein Kühlmaterial (5) aufweist, dass das Kühlen durch die Kühleinrichtung (4) mittels eines endothermen Prozesses des Kühlmaterials (5) realisiert ist und dass der endotherme Prozess durch das erwärmte partikelbeladene Gas (3) aktiviert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühleinrichtung (4) ein längliches Trägermaterial (7) aufweist, dass das längliche Trägermaterial (7) das Kühlmaterial (5) umfasst und dass das Trägermaterial (7) mehrfach gefaltet ist.
  4. Rauchartikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der endotherme Prozess mittels Desorption realisiert ist.
  5. Rauchartikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der endotherme Prozess mittels Schmelzen und/oder Verdampfen des Kühlmaterials (5) realisiert ist.
  6. Rauchartikel (1) nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der endotherme Prozess mittels Freisetzen von Kristallwasser eines anorganischen Salzes realisiert ist.
  7. Rauchartikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterelement (6) umfasst ist, dass das Filterelement (6) in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases (3) vor dem Mundstück (2) angeordnet ist und dass das Filterelement (6) die Kühleinrichtung (4) umfasst.
  8. Rauchartikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmaterial (5) in das Trägermaterial (7) eingebracht ist.
  9. Rauchartikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (4) als separates Segment (9) in Strömungsrichtung des partikelbeladenen Gases (3) vor dem Mundstück (2) angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Kühlen eines erwärmten partikelbeladenen Gases (3) in einem Rauchartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das partikelbeladene Gas (3) bei Ansaugen durch eine Kühleinrichtung (4) geleitet wird, dass die Kühleinrichtung (4) ein Kühlmaterial (5) aufweist, dass das Kühlen durch die Kühleinrichtung (4) mittels eines endothermen Prozesses des Kühlmaterials (5) realisiert wird und dass der endotherme Prozess durch das erwärmte partikelbeladene Gas (4) aktiviert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der endotherme Prozess mittels Desorption realisiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der endotherme Prozess mittels Schmelzen des Kühlmaterials (5) realisiert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der endotherme Prozess mittels Freisetzen von Kristallwasser eines anorganischen Salzes realisiert wird.
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