RU2823031C2 - Filtering element for use in smoking article, method for manufacture thereof and method for extinguishing active forms of oxygen in smoke generated by smoking article - Google Patents
Filtering element for use in smoking article, method for manufacture thereof and method for extinguishing active forms of oxygen in smoke generated by smoking article Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823031C2 RU2823031C2 RU2021138666A RU2021138666A RU2823031C2 RU 2823031 C2 RU2823031 C2 RU 2823031C2 RU 2021138666 A RU2021138666 A RU 2021138666A RU 2021138666 A RU2021138666 A RU 2021138666A RU 2823031 C2 RU2823031 C2 RU 2823031C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pha
- cellulose acetate
- filter element
- smoking article
- acetate fibers
- Prior art date
Links
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title abstract 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 47
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 claims description 46
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 claims description 42
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 claims description 29
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 claims description 7
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 229920000520 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) Polymers 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 125000006710 (C2-C12) alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 abstract description 35
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N triacetin Chemical compound CC(=O)OCC(OC(C)=O)COC(C)=O URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- -1 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 6
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000001087 glyceryl triacetate Substances 0.000 description 5
- 235000013773 glyceryl triacetate Nutrition 0.000 description 5
- 229960002622 triacetin Drugs 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypentanoic acid Chemical compound CCC(O)CC(O)=O REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- XDFNWJDGWJVGGN-UHFFFAOYSA-N 2-(2,7-dichloro-3,6-dihydroxy-9h-xanthen-9-yl)benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C1C2=CC(Cl)=C(O)C=C2OC2=CC(O)=C(Cl)C=C21 XDFNWJDGWJVGGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NDPLAKGOSZHTPH-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxyoctanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)CC(O)=O NDPLAKGOSZHTPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 4-oxopentanoic acid Chemical compound CC(=O)CCC(O)=O JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920001020 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 2
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- VQVUBYASAICPFU-UHFFFAOYSA-N (6'-acetyloxy-2',7'-dichloro-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3'-yl) acetate Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Cl)=C(OC(C)=O)C=C1OC1=C2C=C(Cl)C(OC(=O)C)=C1 VQVUBYASAICPFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006832 (C1-C10) alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003161 (C1-C6) alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- VFNKZQNIXUFLBC-UHFFFAOYSA-N 2',7'-dichlorofluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Cl)=C(O)C=C1OC1=C2C=C(Cl)C(O)=C1 VFNKZQNIXUFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 3-hydroxybutyrate Chemical compound CC(O)CC([O-])=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxyhexanoic acid Chemical compound CCCC(O)CC(O)=O HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VATLWWDLSNGELA-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxyundec-10-enoic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)CCCCCCC=C VATLWWDLSNGELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMHKPLXYWVCLME-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-valeric acid Chemical compound CC(O)CCC(O)=O FMHKPLXYWVCLME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N Astaxanthin Natural products CC(=C/C=C/C(=C/C=C/C1=C(C)C(=O)C(O)CC1(C)C)/C)C=CC=C(/C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)C(=O)C(O)CC2(C)C JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000282836 Camelus dromedarius Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N R3HBA Natural products CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 240000001717 Vaccinium macrocarpon Species 0.000 description 1
- 235000012545 Vaccinium macrocarpon Nutrition 0.000 description 1
- 235000002118 Vaccinium oxycoccus Nutrition 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 235000013793 astaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001168 astaxanthin Substances 0.000 description 1
- MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N astaxanthin Chemical compound C([C@H](O)C(=O)C=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C(=O)[C@@H](O)CC1(C)C MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N 0.000 description 1
- 229940022405 astaxanthin Drugs 0.000 description 1
- 230000001363 autoimmune Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 1
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 1
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000004634 cranberry Nutrition 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 229940061607 dibasic sodium phosphate Drugs 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003571 electronic cigarette Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003053 immunization Effects 0.000 description 1
- 238000002649 immunization Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 229940040102 levulinic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 1
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001013 poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000218 poly(hydroxyvalerate) Polymers 0.000 description 1
- 229920009537 polybutylene succinate adipate Polymers 0.000 description 1
- 239000004630 polybutylene succinate adipate Substances 0.000 description 1
- 108010050918 polyhemoglobin Proteins 0.000 description 1
- 229920002792 polyhydroxyhexanoate Polymers 0.000 description 1
- 229920002795 polyhydroxyoctanoate Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу, подходящему для использования в курительном изделии, и к процессу его изготовления. Более конкретно настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу, подходящему для использования в курительном изделии, и к процессу его изготовления, при этом фильтрующий элемент содержит пучок волокон, связанных биоразлагаемым материалом, в частности полигидроксиалканоатом (PHA).The present invention relates to a filter element suitable for use in a smoking article and a process for making the same. More particularly, the present invention relates to a filter element suitable for use in a smoking article and a process for making the same, the filter element comprising a bundle of fibers bonded with a biodegradable material, particularly polyhydroxyalkanoate (PHA).
Курительные изделия, такие как сигареты, обычно имеют по существу цилиндрическую структуру в форме стержня и включают в себя скрутку курительного материала, такого как измельченный табак, окруженный бумажной оберткой, таким образом образуя так называемый «курительный стержень». Обычно сигарета имеет цилиндрический фильтрующий элемент, выровненный встык с курительным стержнем. Обычно фильтрующий элемент содержит пучок ацетатцеллюлозных волокон, ограниченный бумажным материалом, и этот фильтрующий элемент прикрепляется к одному концу курительного стержня с использованием ограничивающего оберточного материала, известного как «ободковый материал». Обычные ацетатцеллюлозные волокна (которые изготавливаются в виде пучка, также известного как «жгут») связывают подходящим пластификатором, обычно глицерилтриацетатом (триацетином), который способен связывать штапельные волокна друг с другом для получения относительно прочной и жесткой конструкции, которая не размягчается и не разрушается во время курения.Smoking articles such as cigarettes typically have a substantially cylindrical rod-shaped structure and include a coil of smokable material, such as shredded tobacco, surrounded by a paper wrapper, thereby forming a so-called “smoking rod.” Typically the cigarette has a cylindrical filter element aligned end-to-end with the smoking rod. Typically, the filter element comprises a bundle of cellulose acetate fibers bounded by a paper material, and the filter element is attached to one end of the smoking rod using a limiting wrapping material known as a "rim material". Conventional cellulose acetate fibers (which are manufactured in a bundle, also known as a "tow") are bound with a suitable plasticizer, usually glyceryl triacetate (triacetin), which is capable of bonding the staple fibers together to produce a relatively strong and rigid structure that does not soften or break down during use. smoking time.
Что касается экологической устойчивости, то доступная в настоящее время технология фильтров для формирования фильтрующих элементов имеет несколько недостатков. Например, традиционные фильтрующие элементы, содержащие ацетатцеллюлозные волокна, связанные триацетином, требуют неприемлемо длительного времени для фактического биоразложения (обычно порядка двух-десяти лет). Были разработаны некоторые фильтрующие элементы для сигарет, которые содержат материалы, которые могут способствовать биоразложению фильтрующих элементов после использования. Например, были отмечены определенные добавки, которые могут быть добавлены к фильтрующим материалам для повышения способности к разложению (см., например, US 5,913,311, US 5,947,126, US 5,970,988 и US 6,571,802).Regarding environmental sustainability, the currently available filter technology for forming filter elements has several disadvantages. For example, traditional filter elements containing cellulose acetate fibers bound with triacetin take an unacceptably long time to actually biodegrade (typically on the order of two to ten years). Some cigarette filter elements have been developed that contain materials that may help the filter elements biodegrade after use. For example, certain additives have been noted that can be added to filter media to enhance degradability (see, for example, US 5,913,311, US 5,947,126, US 5,970,988 and US 6,571,802).
В US 2017/0354179 раскрыты курительные изделия, включающие фильтрующие элементы, образованные из двух или более волокнистых материалов с разными физическими свойствами. Первое множество ацетатцеллюлозных штапельных волокон и второе множество разлагаемых полимерных штапельных волокон смешивают с получением смеси волокон, при этом штапельные волокна в смеси волокон имеют произвольную ориентацию. Разлагаемые полимерные штапельные волокна могут быть обработаны для повышения гидрофобности. Затем штапельные волокна в смеси волокон могут быть связаны с образованием волокнистого пучка, который может быть вставлен в фильтрующий элемент. Примеры биоразлагаемых материалов для разлагаемых штапельных волокон включают алифатические полиэфиры, ацетат целлюлозы с внедренными частицами крахмала, целлюлозу, покрытую ацетильными группами, поливиниловый спирт, крахмал, полибутиленсукцинат, белки, полисахариды (например, целлюлозу и/или альгинат кальция) и сополимеры и их смеси. Типичные алифатические полиэфиры имеют структуру -[C(O)-R-O]n-, где n представляет собой целое число, представляющее количество мономерных звеньев в полимерной цепи, а R представляет собой алифатический углеводород, предпочтительно C1-C10 алкилен, более предпочтительно C1-C6 алкилен с прямой или разветвленной цепью. Примеры алифатических полиэфиров включают полигликолевую кислоту (PGA), полимолочную кислоту (PLA) (например, поли(L-молочную кислоту) или поли(DL-молочную кислоту)), полигидроксиалканоаты (PHA), такие как полигидроксипропионат, полигидроксивалерат, полигидроксибутират, полигидроксигексаноат и полигидроксиоктаноат, поликапролактон (PCL), полибутилен сукцинат, полибутилен сукцинат адипат и их сополимеры (например, полигидроксибутират-со-гидроксивалерат (PHBV)). US 2017/0354179 discloses smoking articles including filter elements formed from two or more fibrous materials with different physical properties. A first plurality of cellulose acetate staple fibers and a second plurality of degradable polymer staple fibers are mixed to form a fiber mixture, wherein the staple fibers in the fiber mixture have a random orientation. Degradable polymer staple fibers can be treated to increase hydrophobicity. The staple fibers in the fiber mixture can then be bonded to form a fiber bundle which can be inserted into the filter element. Examples of biodegradable materials for degradable staple fibers include aliphatic polyesters, starch-embedded cellulose acetate, acetyl-coated cellulose, polyvinyl alcohol, starch, polybutylene succinate, proteins, polysaccharides (eg, cellulose and/or calcium alginate), and copolymers and mixtures thereof. Typical aliphatic polyesters have the structure -[C(O)-RO]n-, where n is an integer representing the number of monomer units in the polymer chain, and R is an aliphatic hydrocarbon, preferably C 1 -C 10 alkylene, more preferably C 1 -C 6 alkylene with straight or branched chain. Examples of aliphatic polyesters include polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA) (for example, poly(L-lactic acid) or poly(DL-lactic acid)), polyhydroxyalkanoates (PHAs) such as polyhydroxypropionate, polyhydroxyvalerate, polyhydroxybutyrate, polyhydroxyhexanoate and polyhydroxyoctanoate, polycaprolactone (PCL), polybutylene succinate, polybutylene succinate adipate and copolymers thereof (eg polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate (PHBV)).
Другая проблема, с которой в течение долгого времени сталкиваются производители сигарет, заключается в обеспечении фильтрующих элементов, которые более эффективно поглощают токсичные компоненты сигаретного дыма, чтобы снизить хорошо известные риски для здоровья человека, вызываемые несколькими побочными продуктами, которые образуются при сгорании табака и бумаги, такие как полициклические ароматические углеводороды (PAH), тяжелые металлы, активные формы кислорода (ROS) и многие другие.Another challenge that cigarette manufacturers have long faced is providing filter elements that more effectively absorb the toxic components of cigarette smoke to reduce the well-known human health risks caused by several byproducts that are formed when tobacco and paper are burned. such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), heavy metals, reactive oxygen species (ROS) and many others.
Например, в US 2012/0160255 раскрыт сигаретный фильтр с полученным электроформованием волокнистым матом для удаления токсичных соединений из сигаретного дыма, который содержит биологическую макромолекулу, множество добавок, растворитель и приемлемый полимерный носитель. Биологическая макромолекула содержит полинуклеарные комплексы с ионами полиметаллов и их комбинацию. Полинуклеарные комплексы представляют собой полипорфириновые кольца, а ионы полиметаллов включают ионы двухвалентного железа, ионы меди, ионы марганца и ионы цинка. Биологическую макромолекулу выбирают из группы, состоящей из модифицированного полигемоглобина и/или хлорофилла. For example, US 2012/0160255 discloses a cigarette filter having an electrospun fiber mat for removing toxic compounds from cigarette smoke, which contains a biological macromolecule, a variety of additives, a solvent and a suitable polymeric carrier. A biological macromolecule contains polynuclear complexes with polymetal ions and their combination. Polynuclear complexes are polyporphyrin rings, and polymetal ions include ferrous ions, copper ions, manganese ions, and zinc ions. The biological macromolecule is selected from the group consisting of modified polyhemoglobin and/or chlorophyll.
US 9,032,970 раскрывает сигаретный фильтр для уменьшения количества Po210, полициклических ароматических углеводородов (PAH), элементов тяжелых металлов и свободных радикалов в сигаретном дыме, при этом фильтр содержит, помимо обычных компонентов известных сигаретных фильтров, AlOOH⋅H2O, и/или Al2O3, и/или силикоалюминат и кожную массу и косточку винограда, и опционально, астаксантин и/или клюкву в качестве дополнительных антиоксидантов.US 9,032,970 discloses a cigarette filter for reducing the amount of Po 210 , polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), heavy metal elements and free radicals in cigarette smoke, the filter containing, in addition to the usual components of known cigarette filters, AlOOH⋅H 2 O, and/or Al 2 O 3 , and/or silicoaluminate and grape skin and seed, and optionally astaxanthin and/or cranberry as additional antioxidants.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Заявитель столкнулся с задачей улучшения биоразлагаемости фильтрующих элементов, используемых в курительных изделиях, особенно сигаретах, за счет использования биоразлагаемых материалов, которые не требуют модификации производственного процесса неприемлемым для промышленного производства способом и гарантируют адекватные свойства с точки зрения механической стойкости во время производства фильтрующих элементов на установках, работающих на высоких скоростях, стойкости к нагреванию во время курения, при этом обеспечивая желаемый вкус и фильтрующие свойства, присущие обычным сигаретным фильтрам.The Applicant is faced with the challenge of improving the biodegradability of filter elements used in smoking products, especially cigarettes, through the use of biodegradable materials that do not require modification of the manufacturing process in a manner unacceptable for industrial production and guarantee adequate properties in terms of mechanical resistance during the production of filter elements in plants , operating at high speeds, resisting heat during smoking, while providing the desired taste and filtration properties inherent in conventional cigarette filters.
Заявитель обнаружил, что вышеуказанная техническая задача и другие, которые лучше проиллюстрированы в данном документе ниже, могут быть решены путем использования в качестве связующего агента для ацетатцеллюлозных волокон, вместо триацетина или других связующих агентов, полигидроксиалканоата (PHA), который представляет собой высокобиоразлагаемый полимер, который способен связывать ацетатцеллюлозные волокна при нанесении на поверхность волокон, вызывая образование случайных точек соединения для сохранения пространства между волокнами, подходящего для правильного перепада давления во время курения и для придания подходящей твердости фильтрующему элементу. Более того, поскольку PHA имеет относительно высокую температуру плавления и по существу нерастворим в воде, он не размягчается и не плавится, когда подвергается воздействию теплого и влажного дыма, образующегося во время курения сигареты, чтобы предотвратить размягчение или разрушение фильтрующего элемента во время курения.The Applicant has discovered that the above technical problem and others that are better illustrated herein below can be solved by using polyhydroxyalkanoate (PHA) as a coupling agent for cellulose acetate fibers, instead of triacetin or other coupling agents, which is a highly biodegradable polymer that capable of binding cellulose acetate fibers when applied to the surface of the fibers, causing the formation of random connection points to maintain the space between the fibers suitable for proper pressure drop during smoking and to impart suitable hardness to the filter element. Moreover, because PHA has a relatively high melting point and is substantially insoluble in water, it does not soften or melt when exposed to the warm, moist smoke generated during smoking a cigarette to prevent the filter element from softening or breaking down during smoking.
Более того, заявитель обнаружил, что присутствие PHA на поверхности ацетатцеллюлозных волокон, образующих фильтрующий элемент, вызывает заметное уменьшение токсичных веществ в сигаретном дыме, особенно что касается активных форм кислорода (ROS). Следовательно, фильтрующий элемент согласно настоящему изобретению, помимо того, что он является более биоразлагаемым по сравнению с традиционными фильтрующими элементами, особенно эффективен в снижении рисков для здоровья курильщиков за счет гашения ROS, которые присутствуют в сигаретном дыме.Moreover, the applicant has discovered that the presence of PHA on the surface of the cellulose acetate fibers forming the filter element causes a noticeable reduction in toxic substances in cigarette smoke, especially with regard to reactive oxygen species (ROS). Therefore, the filter element of the present invention, in addition to being more biodegradable compared to conventional filter elements, is particularly effective in reducing the health risks of smokers by extinguishing ROS that are present in cigarette smoke.
Хорошо известно, что ROS токсичны для клеток, вызывая окислительный стресс. Более ста заболеваний связаны с ROS, таких как диабет, воспалительные повреждения, вызванные иммунизацией, аутоиммунные системные заболевания, организационные травмы в результате потери крови и рак.It is well known that ROS are toxic to cells by causing oxidative stress. More than one hundred diseases are associated with ROS, such as diabetes, immunization-induced inflammatory injuries, autoimmune systemic diseases, organizational trauma due to blood loss, and cancer.
Следовательно, согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу, подходящему для использования в курительном изделии, который содержит ацетатцеллюлозные волокна, связанные вместе с помощью полигидроксиалканоата (PHA), окружающего ацетатцеллюлозные волокна.Therefore, according to a first aspect, the present invention relates to a filter element suitable for use in a smoking article that comprises cellulose acetate fibers bonded together by polyhydroxyalkanoate (PHA) surrounding the cellulose acetate fibers.
Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к процессу изготовления фильтрующего элемента, подходящего для использования в курительном изделии, который содержит:According to a second aspect, the present invention relates to a process for making a filter element suitable for use in a smoking article, which comprises:
- Заливку пучка ацетатцеллюлозных волокон водной суспензией PHA для получения мокрого пучка ацетатцеллюлозных волокон, покрытого суспензией PHA;- Filling a bundle of cellulose acetate fibers with an aqueous suspension of PHA to obtain a wet bundle of cellulose acetate fibers coated with a suspension of PHA;
- Придание мокрому пучку формы сплошного удлиненного элемента;- Giving the wet bundle the shape of a continuous elongated element;
- Нагрев сплошного удлиненного элемента до температуры от 140°C до 180°C в течение времени, достаточного для плавления PHA и испарения воды;- Heating the solid elongated element to a temperature of 140°C to 180°C for a time sufficient to melt the PHA and evaporate the water;
- Охлаждение нагретого сплошного удлиненного элемента для получения кристаллизации PHA;- Cooling of the heated solid elongated element to obtain crystallization of PHA;
- Разрезание полученного таким образом сплошного удлиненного элемента на сегменты предопределенной длины.- Cutting the thus obtained solid elongated element into segments of a predetermined length.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к способу гашения активных форм кислорода (ROS) в дыме, образуемом курительным изделием, при этом способ включает снабжение курительного изделия определенным выше фильтрующим элементом.According to another aspect, the present invention relates to a method for quenching reactive oxygen species (ROS) in smoke generated by a smoking article, the method comprising providing the smoking article with a filter element as defined above.
Согласно другому аспекту, настоящее изобретение относится к использованию определенного выше фильтрующего элемента, вставленного в курительное изделие, для гашения активных форм кислорода (ROS) в дыме, образуемом курительным изделием.According to another aspect, the present invention relates to the use of a filter element as defined above, inserted into a smoking article, to quench reactive oxygen species (ROS) in smoke generated by the smoking article.
Для целей настоящего описания и последующей формулы изобретения, за исключением случаев, когда указано иное, все числа, выражающие количества, объемы, проценты и т.д., следует понимать как модифицируемые во всех случаях термином "примерно". Более того, все диапазоны включают любую комбинацию раскрытых максимальных и минимальных значений и включают в себя любые промежуточные диапазоны, которые могут быть или могут не быть конкретно перечислены в настоящем документе.For purposes of the present description and the following claims, except as otherwise indicated, all numbers expressing amounts, volumes, percentages, etc., are to be understood as being modified in all cases by the term “about.” Moreover, all ranges include any combination of the disclosed maximum and minimum values and include any intermediate ranges that may or may not be specifically listed herein.
Что касается курительного изделия, в соответствии с настоящим изобретением данный термин включает не только обычные сигареты, которые выкуривают путем сжигания при высоких температурах, но также и недавно появившиеся на рынке курительные системы, традиционно известные как системы «нагреваемого без горения табака», в которых табачный стержень не сгорает, а только нагревается для образования аэрозоля, который содержит никотин и другие химические вещества (например, набор IQOS™ от Philip Morris). В таких системах используется своего рода сигарета небольших размеров, включающая табачный стержень, которые имеют различные фильтрующие средства, включающие также фильтрующие элементы, обычно изготавливаемые из фильтров из ацетата целлюлозы, связанного триацетином. В то время как в обычных сигаретах фильтрующий элемент обычно имеет длину около 2,3 см, в «сигаретах», которые подлежат использованию для систем «нагреваемого без горения табака», фильтрующие элементы обычно имеют длину около 0,5 см.With respect to a smoking article, in accordance with the present invention, the term includes not only conventional cigarettes that are smoked by combustion at high temperatures, but also recently marketed smoking systems, traditionally known as "heated without combustion tobacco" systems, in which tobacco the rod does not burn, but is only heated to create an aerosol that contains nicotine and other chemicals (for example, the IQOS™ kit from Philip Morris). Such systems utilize a small-sized cigarette of sorts including a tobacco rod that has various filter media, also including filter elements typically made from triacetin-bonded cellulose acetate filters. While in conventional cigarettes the filter element is usually about 2.3 cm long, in "cigarettes" that are to be used for "heated without burning tobacco" systems, the filter elements are usually about 0.5 cm long.
Что касается ацетатцеллюлозных волокон, которые можно использовать в фильтрующем элементе согласно настоящему изобретению, они хорошо известны в области производства сигарет. Как правило, они имеют форму сплошной нити, обычно имеющей диаметр, выраженный в денье на нить (dpf), от 1 до 15, более предпочтительно от 5 до 10. Денье на нить (dpf) является мерой массы на единицу длины отдельных нитей волокон, в частности в граммах/9000 метров. Форма поперечных сечений отдельных нитей может меняться и может быть, например, прямоугольной, круглой, продолговатой или многолопастной формой.As for the cellulose acetate fibers that can be used in the filter element according to the present invention, they are well known in the field of cigarette manufacturing. Typically, they are in the form of a solid filament, usually having a diameter, expressed in denier per filament (dpf), from 1 to 15, more preferably from 5 to 10. Denier per filament (dpf) is a measure of the mass per unit length of individual strands of fibers, specifically in grams/9000 meters. The cross-sectional shape of the individual threads can vary and can be, for example, rectangular, circular, oblong or multi-lobed.
Пучок ацетатцеллюлозных волокон как правило имеет общий денье в диапазоне от 20000 денье до 80000 денье, предпочтительно от 30000 денье до 60000 денье.A bundle of cellulose acetate fibers typically has a total denier in the range of 20,000 denier to 80,000 denier, preferably 30,000 denier to 60,000 denier.
Предпочтительно, PHA согласно настоящему изобретению представляет собой полимер, содержащий повторяющиеся звенья по формуле (I):Preferably, the PHA of the present invention is a polymer containing repeating units of formula (I):
-O-CHR1-(CH2)n-CO- (I)-O-CHR 1 -(CH 2 ) n -CO- (I)
где: R1 выбран из: C1-C12 алкилов, C4-C16 циклоалкилов, C2-C12 алкенилов, опционально замещенных по меньшей мере одной группой, выбранной из: галогена (F, Cl, Br), -CN, - OH, -OOH, -OR, -COOR (R=C1-C4 алкил, бензил);where: R 1 is selected from: C 1 -C 12 alkyls, C 4 -C 16 cycloalkyls, C 2 -C 12 alkenyls, optionally substituted by at least one group selected from: halogen (F, Cl, Br), -CN , - OH, -OOH, -OR, -COOR (R=C 1 -C 4 alkyl, benzyl);
n равно нулю или целому числу от 1 до 6, предпочтительно 1 или 2.n is zero or an integer from 1 to 6, preferably 1 or 2.
Предпочтительно, R1 является метилом или этилом, а n равняется 1 или 2.Preferably, R 1 is methyl or ethyl and n is 1 or 2.
PHA могут быть гомополимерами, сополимерами или терполимерами. В случае сополимеров или терполимеров они могут состоять из различных повторяющихся звеньев по формуле (I), или по меньшей мере одного повторяющегося звена по формуле (I) в комбинации с по меньшей мере с одним повторяющимся звеном, полученным из сомономеров, которые способны сополимеризоваться с гидроксиалканоатами, такими как лактоны или лактамы. В последнем случае повторяющиеся звенья по формуле (I) присутствуют в количестве, равном по меньшей мере 10% в молях по отношению к общему количеству в молях повторяющихся звеньев.PHAs can be homopolymers, copolymers or terpolymers. In the case of copolymers or terpolymers, they may consist of various repeating units of formula (I), or at least one repeating unit of formula (I) in combination with at least one repeating unit derived from comonomers that are capable of copolymerizing with hydroxyalkanoates , such as lactones or lactams. In the latter case, the repeat units of formula (I) are present in an amount equal to at least 10% moles relative to the total moles of repeat units.
Особенно предпочтительными повторяющимися звеньями по формуле (I) являются звенья, получаемые из: 3-гидроксибутирата, 3-гидроксивалерата, 3-гидроксигексаноата, 3-гидроксиоктаноата, 3-гидроксиундек-10-еноата, 4-гидроксивалерата.Particularly preferred repeat units of formula (I) are those derived from: 3-hydroxybutyrate, 3-hydroxyvalerate, 3-hydroxyhexanoate, 3-hydroxyoctanoate, 3-hydroxyundec-10-enoate, 4-hydroxyvalerate.
Особенно предпочтительными PHA являются: полигидроксибутират (PHB), поли-3-гидроксивалерат (PHV), поли-3-гидроксигексаноат (PHH), поли-3-гидроксиоктаноат (PHO), поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) (PHBV), поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксигексаноат) (PHBH), поли(3-гидроксибутират-со-4-гидроксибутират), поли(3-гидроксиоктаноат-со-3-гидроксиундецен-10-еноат) (PHOU), поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат-4-гидроксивалерат) (PHBVV), сополимер полигидроксибутирата-гидроксивалерата или их смеси.Particularly preferred PHAs are: polyhydroxybutyrate (PHB), poly-3-hydroxyvalerate (PHV), poly-3-hydroxyhexanoate (PHH), poly-3-hydroxyoctanoate (PHO), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) ( PHBV), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (PHBH), poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), poly(3-hydroxyoctanoate-co-3-hydroxyundecene-10-enoate) (PHOU ), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate-4-hydroxyvalerate) (PHBVV), polyhydroxybutyrate-hydroxyvalerate copolymer, or mixtures thereof.
Согласно целям настоящего изобретения, особенно предпочтительными PHA являются полигидроксибутират (PHB) и поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) (PHBV).For purposes of the present invention, particularly preferred PHAs are polyhydroxybutyrate (PHB) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV).
Предпочтительно, PHA имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) в диапазоне от 10000 до 1000000 Да.Preferably, the PHA has a weight average molecular weight (M w ) in the range of 10,000 to 1,000,000 Da.
Что касается производства PHA, оно предпочтительно реализуется микробной ферментацией органического субстрата (например, карбогидратов или других ферментируемых субстратов, таких как глицерин) с помощью штамма микроорганизмов, способного продуцировать PHA, с последующим извлечением PHA из клеточной массы. Для получения дополнительной информации см., например, публикации патентных заявок WO 99/23146, WO 2011/045625 и WO 2015/015315. Субстраты, подходящие для производства PHA путем ферментации, могут быть получены, в частности, при переработке овощей, например из соков, патоки, мякоти, получаемых при переработке сахарной свеклы, сахарного тростника. Эти субстраты обычно содержат, в дополнение к сахарозе и другим карбогидратам, органические факторы роста, азот, фосфор и/или другие минералы, полезные в качестве питательных веществ для роста клеток. Альтернативой является глицерин, недорогой источник органического углерода, являющийся побочным продуктом производства биодизельного топлива, который необязательно может использоваться в смеси с левулиновой кислотой (см., например, US8956835 B2).With regard to the production of PHA, it is preferably carried out by microbial fermentation of an organic substrate (eg carbohydrates or other fermentable substrates such as glycerol) using a strain of microorganisms capable of producing PHA, followed by recovery of PHA from the cell mass. For further information see, for example, patent application publications WO 99/23146, WO 2011/045625 and WO 2015/015315. Substrates suitable for the production of PHA by fermentation can be obtained, in particular, from the processing of vegetables, for example from juices, molasses, pulp obtained from the processing of sugar beets, sugar cane. These substrates typically contain, in addition to sucrose and other carbohydrates, organic growth factors, nitrogen, phosphorus and/or other minerals useful as nutrients for cell growth. An alternative is glycerol, an inexpensive source of organic carbon, a by-product of biodiesel production, which can optionally be used in mixture with levulinic acid (see, for example, US8956835 B2).
Что касается способа изготовления фильтрующего элемента согласно настоящему изобретению, он может быть выполнен с помощью оборудования, которое обычно используется для производства сигарет, при котором ацетатцеллюлозные волокна связывают триацетином. Первоначально пучок ацетатцеллюлозных волокон заливают водной суспензией PHA. Использование водной суспензии PHA является выгодным, поскольку избегается использование органических растворителей для PHA, таких как хлорированные органические растворители (обычно хлороформ), которые вредны для окружающей среды и могут быть слишком агрессивными для ацетатцеллюлозных волокон.As for the manufacturing method of the filter element according to the present invention, it can be carried out using equipment generally used for the production of cigarettes, in which cellulose acetate fibers are bound with triacetin. Initially, a bundle of cellulose acetate fibers is filled with an aqueous suspension of PHA. The use of an aqueous suspension of PHA is advantageous because the use of organic solvents for PHA, such as chlorinated organic solvents (usually chloroform), which are harmful to the environment and may be too harsh for cellulose acetate fibers, is avoided.
Заливка пучка может быть выполнена согласно известным методикам, например, путем распыления на пучок суспензии PHA или путем погружения пучка в суспензию PHA. Для достижения имеющей регулярную структуру связи ацетатцеллюлозных волокон с помощью PHA важно заливать пучок суспензией PHA тщательно и равномерно. Концентрация PHA в суспензии предпочтительно составляет от 1% до 20% масса/объем, более предпочтительно от 5% до 15% масса/объем.Filling of the bundle can be done according to known techniques, for example, by spraying the bundle with a PHA suspension or by immersing the bundle in a PHA suspension. To achieve a regularly structured bond of cellulose acetate fibers with PHA, it is important to fill the bundle with the PHA slurry thoroughly and evenly. The concentration of PHA in the suspension is preferably 1% to 20% w/v, more preferably 5% to 15% w/v.
Затем мокрому пучку придают форму сплошного удлиненного элемента, обычно по существу цилиндрической формы. Формование может выполняться с помощью обычного оборудования, хорошо известного производителям сигарет.The wet bundle is then shaped into a continuous elongated element, usually substantially cylindrical in shape. Molding can be accomplished using conventional equipment well known to cigarette manufacturers.
Затем сплошной удлиненный элемент нагревают до температуры от 140°C до 180°C в течение времени, достаточного для плавления PHA и испарения воды, которая имеется в суспензии PHA. Эта стадия позволяет покрывать ацетатцеллюлозные волокна с помощью PHA, чтобы обеспечить прочную связь между волокнами, когда PHA возвращается в кристаллическое состояние. The solid elongate member is then heated to a temperature of 140°C to 180°C for a time sufficient to melt the PHA and evaporate any water present in the PHA slurry. This step allows the cellulose acetate fibers to be coated with PHA to provide a strong bond between the fibers as the PHA returns to its crystalline state.
Поэтому нагретый сплошной удлиненный элемент охлаждают для получения кристаллизации PHA. Полученный таким образом удлиненный элемент образован ацетатцеллюлозными волокнами, связанными посредством PHA, и имеет относительно прочную и жесткую структуру, которая подходит для изготовления фильтрующих элементов, которые подлежат использованию в промышленном процессе производства сигарет. Нарезка конечного удлиненного элемента может быть выполнена согласно методикам, хорошо известным в области производства сигарет. Therefore, the heated solid elongate member is cooled to obtain PHA crystallization. The elongated element thus obtained is formed by cellulose acetate fibers bonded by PHA and has a relatively strong and rigid structure that is suitable for the manufacture of filter elements to be used in an industrial cigarette manufacturing process. The cutting of the final elongated element can be performed according to techniques well known in the cigarette manufacturing art.
Количество PHA, имеющегося в конечном удлиненном элементе, выбирается таким образом, чтобы придать фильтрующему элементу желаемую твердость и сохранить пространство между волокнами, подходящее для правильного перепада давления во время курения. Предпочтительно, количество PHA в фильтрующем элементе составляет от 5 до 30% по массе, предпочтительно от 10 до 20% по массе, по отношению к общей массе фильтрующего элемента.The amount of PHA present in the final elongate element is selected to give the filter element the desired hardness and maintain the space between the fibers suitable for proper pressure drop during smoking. Preferably, the amount of PHA in the filter element is from 5 to 30% by weight, preferably from 10 to 20% by weight, based on the total weight of the filter element.
Для дополнительной иллюстрации изобретения приведены следующие примеры.To further illustrate the invention, the following examples are provided.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Изготовление фильтрующего элементаMaking a filter element
Водную суспензию поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата (PHBV) (Mw: 700 КДа) в концентрации 10% масса/объем распыляли на пучок ацетатцеллюлозных волокон с помощью распылителя.An aqueous suspension of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHBV) (Mw: 700 KDa) at a concentration of 10% w/v was sprayed onto a bundle of cellulose acetate fibers using a spray gun.
Для изготовления образцов фильтрующего элемента, который будет использоваться для последующих испытаний, мокрый пучок ацетатцеллюлозных волокон, залитых суспензией PHBV, был вставлен в трубку из PTFE (политетрафторэтилена), имеющую длину 20 см и диаметр 0,8 см. В стенке трубки имелись проходные отверстия диаметром 0,26 мм, способствующие испарению воды при последующем нагреве.To prepare samples of the filter element to be used for subsequent testing, a wet bundle of cellulose acetate fibers embedded in a PHBV slurry was inserted into a PTFE (polytetrafluoroethylene) tube having a length of 20 cm and a diameter of 0.8 cm. The wall of the tube had passage holes with a diameter of 0.26 mm, facilitating the evaporation of water during subsequent heating.
Трубку, содержащую мокрый пучок ацетатцеллюлозных волокон, нагревали при 170°C в печи в течение 15 минут, времени, достаточного для плавления PHBV, но не для разрушения ацетата целлюлозы.The tube containing the wet bundle of cellulose acetate fibers was heated at 170°C in an oven for 15 minutes, a time sufficient to melt the PHBV but not to destroy the cellulose acetate.
После этого трубку извлекали из печи и охлаждали при комнатной температуре, чтобы добиться рекристаллизации PHBV и обеспечить связывание ацетатцеллюлозных волокон друг с другом.The tube was then removed from the oven and cooled at room temperature to allow the PHBV to recrystallize and allow the cellulose acetate fibers to bond to each other.
Затем фильтрующие стержни были нарезаны с разной длиной (2,3 см и 0,5 см), и количество PHBV, измеренное в конечных фильтрах, составило 10% по массе по отношению к общей массе фильтра. The filter rods were then cut to different lengths (2.3 cm and 0.5 cm) and the amount of PHBV measured in the final filters was 10% by weight based on the total filter weight.
Фильтры, характеризующиеся длиной 2,3 см и диаметром 0,8 см, имели среднюю массу 0,160 г, с другой стороны, фильтры, характеризующиеся длиной 0,5 см и диаметром 0,8 см, имели среднюю массу 0,045 г.Filters characterized by a length of 2.3 cm and a diameter of 0.8 cm had an average weight of 0.160 g, on the other hand, filters characterized by a length of 0.5 cm and a diameter of 0.8 cm had an average weight of 0.045 g.
Определение ROSDefinition of ROS
(a) Система отбора проб(a) Sampling system
Машина для курения одиночных сигарет с компьютерным управлением (SCSM, CH Technologies) использовалась для создания основного потока дыма в стандартных условиях курения (сигареты горят в течение 8-9 минут с 2-секундной затяжкой объемом 35 мл каждую минуту) согласно протоколу Федеральной торговой комиссии (FTC). Три импинджера заполняли 20 мл раствора 2',7'-дихлорфлуоресцин-пероксидазы хрена (DCFH-HRP) и использовали для сбора газофазных ROS для основного потока дыма. Экспериментальная система схематично показана на Фиг. 1. Сигареты Marlboro (красные) (без фильтра) использовались для сбора ROS из основного потока дыма.A computer-controlled single cigarette smoking machine (SCSM, CH Technologies) was used to generate mainstream smoke under standard smoking conditions (cigarettes burn for 8–9 minutes with 2-second puffs of 35 mL each minute) according to Federal Trade Commission protocol ( FTC). Three impingers were filled with 20 mL of 2′,7′-dichlorofluorescein-horseradish peroxidase (DCFH-HRP) solution and used to collect gas-phase ROS for the mainstream smoke stream. The experimental system is shown schematically in FIG. 1. Marlboro (red) cigarettes (unfiltered) were used to collect ROS from mainstream smoke.
На Фиг. 1 SCSM (1) подключена к трем импинджерам (2), содержащим раствор DCFH-HRP, который принимает дым, производимый сигаретой (3), подключенной к первому импинджеру посредством держателя (4) фильтра. Выпускаемый дым выходит из SCSM через патрубок (5). SCSM подключена к ноутбуку (6) для регистрации и обработки данных.In FIG. 1 SCSM (1) is connected to three impingers (2) containing a DCFH-HRP solution that receives smoke produced by a cigarette (3) connected to the first impinger via a filter holder (4). The exhaust smoke exits the SCSM through the nozzle (5). SCSM is connected to a laptop (6) for data recording and processing.
(b) Подготовка и анализ проб(b) Sample preparation and analysis
Подготовка флуоресцентных зондов и стандартов для ROS в сигаретном дымеPreparation of Fluorescent Probes and Standards for ROS in Cigarette Smoke
Флуоресцентным зондом, используемым для определения ROS в этом исследовании, был DCFH. 1-миллимолярный исходный раствор готовили растворением 2',7'-дихлорфлуоресцина диацетата (DCFH-DA; Calbiochem, США) в этиловом спирте (с чистотой, соответствующей ACS, Pharmo, США). 10 мл раствора смешивали с 40 мл 0,01 М гидроксида натрия (NaOH) и оставляли в темноте при комнатной температуре на 30 мин для гидролиза. Затем к раствору добавляли 200 мл фосфатного буфера, полученного смешиванием двухосновного фосфата натрия (Na2HPO4, Sigma Aldrich, Миссури, США) с безводным дигидрофосфатом натрия (NaH2PO4, Fluka, Германия) до достижения pH 7,2. В качестве катализатора использовали пероксидазу хрена (HRP, Sigma Aldrich, США) с концентрацией 0,5 ед/мл. Конечная концентрация DCFH в этом рабочем растворе составляла 5 μМ.The fluorescent probe used to detect ROS in this study was DCFH. A 1 mM stock solution was prepared by dissolving 2′,7′-dichlorofluorescein diacetate (DCFH-DA; Calbiochem, USA) in ethyl alcohol (ACS purity, Pharmo, USA). 10 ml of solution was mixed with 40 ml of 0.01 M sodium hydroxide (NaOH) and left in the dark at room temperature for 30 min for hydrolysis. Then 200 ml of phosphate buffer was added to the solution, prepared by mixing dibasic sodium phosphate (Na 2 HPO 4 , Sigma Aldrich, Missouri, USA) with anhydrous sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 , Fluka, Germany) until pH 7.2 was reached. Horseradish peroxidase (HRP, Sigma Aldrich, USA) with a concentration of 0.5 units/ml was used as a catalyst. The final concentration of DCFH in this working solution was 5 μM.
Эквивалентную концентрацию H2O2 использовали для выражения концентраций ROS путем преобразования интенсивности флуоресценции с использованием стандартной калибровочной кривой H2O2. Четыре стандарта H2O2 с концентрациями 1,0, 2,0, 3,0 и 4,0 × 10-7 нмоль готовили путем смешивания 0,1 мл перекиси водорода (с чистотой, соответствующей ACS, Sigma Aldrich, США) с 3 мл рабочего раствора DCFH-HRP. Стандартные пустые пробы получали путем смешивания 0,1 мл деионизированной Milli-Q воды (удельное сопротивление > 18,2 МΩ) с зондом. Стандарты помещали в кюветы и инкубировали при 37°C на водяной бане. Образование 2,7-дихлорфлуоресцина контролировали путем измерения флуоресценции (длина волны возбуждения: 504 нм; длина волны излучения: 524 нм) с использованием спектрофотометра Shimadzu (модель: RF-5301 PC, Япония).The equivalent H2O2 concentration was used to express ROS concentrations by converting fluorescence intensity using a standard H2O2 calibration curve. Four H 2 O 2 standards with concentrations of 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 × 10 -7 nmol were prepared by mixing 0.1 ml of hydrogen peroxide (ACS purity, Sigma Aldrich, USA) with 3 ml of DCFH-HRP working solution. Standard blanks were prepared by mixing 0.1 mL of Milli-Q deionized water (resistivity > 18.2 MΩ) with the probe. Standards were placed in cuvettes and incubated at 37°C in a water bath. The formation of 2,7-dichlorofluorescein was monitored by fluorescence measurement (excitation wavelength: 504 nm; emission wavelength: 524 nm) using a Shimadzu spectrophotometer (Model: RF-5301 PC, Japan).
(c) Анализ активных кислородных форм (ROS)(c) Reactive oxygen species (ROS) analysis
После отбора проб 3 мл раствора реактива извлекали из каждого импинджера (каждый содержит 20 мл), помещали в кювету и инкубировали в течение 15 минут при 37°C на водяной бане. Как правило, интенсивности флуоресценции растворов в импинджерах находились в диапазоне стандартов. После использования объема раствора для получения количества ROS в каждом импинджере содержимое всех трех импинджеров было объединено. Брали аликвоту раствора и измеряли интенсивность флуоресценции. Отбираемые пустые пробы получали путем задействования курительной системы без сжигания какой-либо сигареты и анализировали аналогичным образом. Значения отбираемых пустых проб вычитали из результатов проб.After sampling, 3 ml of reagent solution was removed from each impinger (each containing 20 ml), placed in a cuvette and incubated for 15 minutes at 37°C in a water bath. As a rule, the fluorescence intensities of solutions in impingers were in the range of standards. After using the volume of solution to obtain the amount of ROS in each impinger, the contents of all three impingers were combined. An aliquot of the solution was taken and the fluorescence intensity was measured. Collected blank samples were obtained by operating the smoking system without burning any cigarette and analyzed in a similar manner. The values of the blank samples taken were subtracted from the sample results.
Количество ROS было измерено также в дыме, производимом коммерческими сигаретами, как указано в Таблице 1.The amount of ROS was also measured in smoke produced by commercial cigarettes, as listed in Table 1.
Более подробную информацию об анализе ROS можно найти в: Jiayuan Zhao & Philip K. Hopke, "Concentration of Reactive Oxygen Species (ROS) in Mainstream and Sidestream Cigarette Smoke", Aerosol Science and Technology, 46:191-197, 2012;More information on ROS analysis can be found in: Jiayuan Zhao & Philip K. Hopke, “Concentration of Reactive Oxygen Species (ROS) in Mainstream and Sidestream Cigarette Smoke,” Aerosol Science and Technology, 46:191–197, 2012;
Mohammad Arifur Rahman & Philip K. Hopke, "Assessment of Methods for the Measurement of Wood Fuel Compositions", Energy Fuels 2017, 31, 5, 5215-5221.Mohammad Arifur Rahman & Philip K. Hopke, "Assessment of Methods for the Measurement of Wood Fuel Compositions", Energy Fuels 2017, 31, 5, 5215-5221.
Определение перепада давления и твердостиDetermination of pressure drop and hardness
Образцы фильтрующих элементов согласно настоящему изобретению (фильтры bio-on) были испытаны для измерения перепада давления, вызываемого фильтром, и жесткости фильтра. Такие же измерения были сделаны для коммерческих сигарет. Перепад давления измеряли с помощью элемента ламинарного течения (Dwyer Instrument Inc., США). Твердость измеряли с помощью твердомера, ASTM D2240 тип A, ISO 868.Samples of the filter elements according to the present invention (bio-on filters) were tested to measure the pressure drop caused by the filter and the stiffness of the filter. The same measurements were made for commercial cigarettes. The pressure drop was measured using a laminar flow element (Dwyer Instrument Inc., USA). Hardness was measured using a hardness tester, ASTM D2240 type A, ISO 868.
Результаты приведены в Таблице 1.The results are shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
(нмоль/сигарета)Average ROS*
(nmol/cigarette)
(Паскаль)Pressure drop
(Pascal)
(фунт/дюйм2)Hardness
(lb/ in2 )
* Предел обнаружения: 1,5 нмоль* Detection limit: 1.5 nmol
Не будучи связанным какой-либо теорией, считается, что положительное влияние на гашение ROS за счет присутствия PHA в фильтрующем элементе главным образом обусловлено структурой мономерного звена -O-CHR1-(CH2)n-CO-. Водород, связанный с тройным атомом углерода -CHR1-, особенно реакционноспособен с образованием водородного радикала, который гасит ROS, инактивируя ее посредством радикальной реакции.Without being bound by any theory, it is believed that the beneficial effect on ROS quenching due to the presence of PHA in the filter element is primarily due to the structure of the -O-CHR 1 -(CH 2 ) n -CO- monomer unit. Hydrogen bonded to the triple carbon atom -CHR 1 - is particularly reactive to form a hydrogen radical which quenches ROS, inactivating it through a radical reaction.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/428,507 | 2019-05-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021138666A RU2021138666A (en) | 2023-07-10 |
| RU2823031C2 true RU2823031C2 (en) | 2024-07-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344239B1 (en) * | 1994-09-22 | 2002-02-05 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Method for producing a tobacco filter material |
| RU2330592C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-08-10 | Владимир Сергеевич Остронков | Filter for cigarettes |
| US20120000479A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Sebastian Andries D | Biodegradable cigarette filter |
| WO2012138630A1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | R. J. Reynolds Tobacco Company | Filtered cigarette comprising a tubular element in filter |
| US20170354179A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | R.J. Reynolds Tobacco Company | Staple fiber blend for use in the manufacture of cigarette filter elements |
| RU2672304C1 (en) * | 2014-12-08 | 2018-11-13 | Бритиш Америкэн Тобэкко (Инвестментс) Лимитед | Smoking article, smoking article filter section and the smoking article manufacturing method |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344239B1 (en) * | 1994-09-22 | 2002-02-05 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Method for producing a tobacco filter material |
| RU2330592C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-08-10 | Владимир Сергеевич Остронков | Filter for cigarettes |
| US20120000479A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Sebastian Andries D | Biodegradable cigarette filter |
| WO2012138630A1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | R. J. Reynolds Tobacco Company | Filtered cigarette comprising a tubular element in filter |
| RU2672304C1 (en) * | 2014-12-08 | 2018-11-13 | Бритиш Америкэн Тобэкко (Инвестментс) Лимитед | Smoking article, smoking article filter section and the smoking article manufacturing method |
| US20170354179A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | R.J. Reynolds Tobacco Company | Staple fiber blend for use in the manufacture of cigarette filter elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7228622B2 (en) | Filter materials for filter elements of smoking articles, and related systems and methods | |
| EP3998875B1 (en) | Aerosol-generating article suitable for use in an aerosol-generating device | |
| KR100265506B1 (en) | Filter cigarette | |
| JP5584137B2 (en) | Degradable cigarette filter | |
| JP2014515933A (en) | Coated paper filter | |
| US20170354179A1 (en) | Staple fiber blend for use in the manufacture of cigarette filter elements | |
| EP0436599A1 (en) | Tobacco smoke filters and process for production thereof | |
| US20230014600A1 (en) | Aerosol-generating element comprising a filter with a high content of a polyhydroxyalkanoate polymer or copolymer | |
| JP4963338B2 (en) | Cigarette smoke element and method for manufacturing the same | |
| US20230000140A1 (en) | Aerosol-generating article filter having novel filtration material | |
| RU2823031C2 (en) | Filtering element for use in smoking article, method for manufacture thereof and method for extinguishing active forms of oxygen in smoke generated by smoking article | |
| US20230000141A1 (en) | Aerosol-generating article filter having novel filtration material | |
| US11832644B2 (en) | Processes for producing filter elements suitable for use in smoking articles | |
| RU2827466C1 (en) | Aerosol-generating article and filter for aerosol-generating article | |
| RU2821496C1 (en) | Aerosol generating article comprising hollow tubular segment containing polyhydroxyalkanoate | |
| KR20220109420A (en) | Aerosol-generating article filter with novel filtration material |