усовершенствования, относящиеся к курительным изделиям

Формула изобретения

1. Курительное изделие с ароматизированной побочной струей дыма, содержащее стержневидную курительную часть из курительного материала, обернутую оберткой, состоящей из двух слоев оберточного материала, и капсулированный ароматизатор, расположенный между внутренним и наружным слоями обертки, образующий наружный слой которой оберточный материал при этом имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 200 единиц Кореста и превышающую воздухопроницаемость оберточного материала, образующего внутренний слой обертки.

2. Курительное изделие по п.1, в котором оберточный материал, образующий наружный слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 300 единиц Кореста.

3. Курительное изделие по п.2, в котором оберточный материал, образующий наружный слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 500 единиц Кореста.

4. Курительное изделие по п.3, в котором оберточный материал, образующий наружный слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 1000 единиц Кореста.

5. Курительное изделие по п.4, в котором оберточный материал, образующий наружный слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 6000 единиц Кореста.

6. Курительное изделие по п.5, в котором оберточный материал, образующий наружный слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 10000 единиц Кореста.

7. Курительное изделие по п.1, в котором оберточный материал, образующий внутренний слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость в пределах от 25 до 150 единиц Кореста.

8. Курительное изделие по п.7, в котором оберточный материал, образующий внутренний слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость в пределах от 30 до 100 единиц Кореста.

9. Курительное изделие по п.8, в котором оберточный материал, образующий внутренний слой обертки, имеет общую воздухопроницаемость около 50 единиц Кореста.

10. Курительное изделие по п.1, в котором капсулированный ароматизатор имеет форму капсулы или волокна.

11. Курительное изделие по п.1, в котором капсулированный ароматизатор получен одним или несколькими методами капсулирования, выбранными из группы, включающей межфазное комплексообразование, молекулярный захват, комплексную коацервацию, избирательное осаждение, межфазную полимеризацию, покрытие расплавом/воском (парафинирование), распылительную сушку, полимеризацию in situ и агломерацию.

12. Курительное изделие по п.11, в котором при межфазном комплексообразовании используются катионы, выбранные из группы, включающей ацетат кальция, Al³⁺, V⁴⁺ , Zn²⁺, Cu²⁺ и хлорид кальция.

13. Курительное изделие по п.1, в котором капсулированный ароматизатор содержит летучее или полулетучее ароматизирующее вещество.

14. Курительное изделие по п.13, в котором капсулированный ароматизатор содержит одно или несколько ароматизирующих веществ из группы, включающей -ундекалактон, масло из перечной мяты, масло из кудрявой мяты, ментол, ванилин, перечную мяту, кудрявую мяту, изопинокамфеол, изоментон, мятный охладитель, неоментол и масло из семян укропа.

15. Курительное изделие по п.14, в котором капсулированный ароматизатор содержит -ундекалактон и капсулирован одним из следующих методов: межфазным комплексообразованием, избирательным осаждением, агломерацией, распылительной сушкой.

16. Курительное изделие по п.15, в котором соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 6:1.

17. Курительное изделие по п.16, в котором соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 10:1.

18. Курительное изделие по п.17, в котором соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 15:1.

19. Курительное изделие по п.18, в котором соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 20:1.

20. Курительное изделие по п.14, в котором капсулированный ароматизатор содержит масло из перечной мяты и капсулирован одним из следующих способов: межфазным комплексообразованием, агломерацией, распылительной сушкой.

21. Курительное изделие по п.20, в котором соотношение между концентрациями масла из перечной мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 2:1.

22. Курительное изделие по п.21, в котором соотношение между концентрациями масла из перечной мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 4:1.

23. Курительное изделие по п.22, в котором соотношение между концентрациями масла из перечной мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 200:1.

24. Курительное изделие по п.14, в котором капсулированный ароматизатор содержит масло из кудрявой мяты и капсулирован одним из следующих способов: межфазным комплексообразованием, молекулярным захватом, комплексной коацервацией.

25. Курительное изделие по п.24, в котором соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 4,5:1.

26. Курительное изделие по п.25, в котором соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 6:1.

27. Курительное изделие по п.26, в котором соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 9:1.

28. Курительное изделие по п.27, в котором соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты в побочной и основной струях дыма составляет по меньшей мере 100:1.

29. Курительное изделие по п.1, которое является вентилируемым.

30. Способ улучшения запаха, остающегося в помещении после выкуривания курительного изделия, заключающийся в изготовлении курительного изделия по любому из пп.1-29.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к использованию ароматизирующих веществ (ниже называемых просто ароматизаторами) в курительных изделиях, и в частности, но не исключительно, в сигаретах.

Потребность в улучшении вкусовых и других характеристик дыма табачных изделий существует уже многие годы. Главная проблема, с которой приходится сталкиваться при добавлении к курительным изделиям различных ароматизаторов, заключается в том, что обычные ароматизаторы являются полностью летучими или полулетучими веществами. В течение многих лет улучшение запаха табачных изделий достигалось исключительно опрыскиванием раствором ароматизатора (водным или другим) резаного табака в процессе или в конце процесса его первичной обработки, а также опрыскиванием или нанесением покрытия из ароматизаторов, например, на сигаретную бумагу. В последние годы летучие или полулетучие ароматизаторы пытались связать другими веществами, препятствующими их испарению в процессе обработки. Ароматизаторы капсулировали в образующее пленку связующее (US 3006347) и наносили на обертку, капсулировали в трубчатую ленту из нетоксичного материала, например из этилцеллюлозы (US 3162199), наносили трафаретной печатью на обертку в виде множества отдельных точек краски, содержащей присадку, которая высвобождалась из краски при приближении тлеющего конца сигареты (GB 2007078), наносили в виде покрытия на волокно или ленту (GB 2020158) и распределяли по всей длине табачного стержня или добавляли гранулы капсулированного ароматизатора в гарнитуру сигаретной машины (GB 2078488).

Сравнительно недавно вместо изменения качества и характеристик основной струи дыма возникла идея использования ароматизаторов для изменения запаха побочной струи дыма. Такое использование ароматизаторов позволило уменьшить или полностью исключить неприятный запах побочной струи дыма, в частности запах застоявшегося табачного дыма. В ЕР 0503795 описан молекулярный комплекс включения из -циклодекстрина и ванилина, который можно наносить в виде покрытия на восстановленный листовой табак или бумажную обертку. В ЕР 0294972 описаны ароматизаторы, в частности глюкозиды, которые при сгорании и тлении подвергаются пиролизу и образуют ароматическое вещество, маскирующее неприятный запах побочной струи дыма. Это маскирующее вещество предпочтительно не добавлять к табаку, а включать в состав сигаретной бумаги или пропитывать им бумагу.

В более позднем патенте US 5494055 описана ароматизирующая смесь, предназначенная для ослабления неприятного запаха побочной струи дыма. Эту ароматизирующую смесь в капсулированной или некапсулированной форме можно включать в состав однослойной или двухслойной сигаретной обертки или наносить в виде покрытия на ее поверхность. Двухслойная обертка имеет наружный, видимый слой сигаретной бумаги с воздухопроницаемостью от 3 до 150 единиц Кореста (CU) и внутренний, невидимый слой из высокопористого мелкоячеистого целлюлозного волокна (материала, известного также как оберточный материал табачного стержня или K-бумага) с проницаемостью от 4000 до 80000 CU, который предпочтительно является носителем ароматизирующей смеси. Ароматизатором в данном случае является ароматизирующая смесь, содержащая по меньшей мере ванилин, альдегид и гетероциклическое соединение в этанольном растворе. В указанном выше патенте нет никакой информации о способе капсулирования предлагаемой в нем ароматизирующей смеси.

В основу настоящего изобретения была положена задача по решению проблемы, связанной с увеличением по сравнению с достигаемым ранее содержанием ароматизатора в побочной струе дыма курительного изделия.

Еще одна задача изобретения состояла в определении предпочтительного места нахождения ароматизатора в курительном изделии и/или методов капсулирования ароматизатора, увеличивающих его содержание в побочной струе дыма курительного изделия.

Еще одна задача изобретения состояла в разработке способа, позволяющего довести отношение концентрации ароматизатора в побочной струе дыма к концентрации ароматизатора в основной струе дыма до величины, составляющей 4,5:1 или более.

В настоящем изобретении предлагается курительное изделие с ароматизированной побочной струей дыма, содержащее стержневидную курительную часть из курительного материала, обернутую оберткой, состоящей из двух слоев оберточного материала, и капсулированный ароматизатор, расположенный между внутренним и наружным слоями обертки, образующий наружный слой которой, оберточный материал, имеет при этом общую воздухопроницаемость, составляющую по меньшей мере 200 CU и превышающую воздухопроницаемость оберточного материала, образующего внутренний слой обертки.

Общая воздухопроницаемость оберточного материала, образующего наружный слой обертки, должна быть больше 200 CU и составлять по меньшей мере 300 CU, предпочтительно по меньшей мере 500 CU, более предпочтительно по меньшей мере 600 CU, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1000 CU. Целесообразно также иметь возможность дополнительного увеличения проницаемости наружной обертки на 1000 CU вплоть по меньшей мере до 6000 CU, чтобы она составляла по меньшей мере 2000 CU, 3000 CU, 4000 CU, 5000 CU или 6000 CU. В принципе наружная обертка может иметь и более высокую проницаемость, равную по меньшей мере 10000 CU.

Общая воздухопроницаемость оберточного материала, образующего внутренний слой обертки, должна быть ниже 200 CU и лежать в интервале от 25 до 150 CU, более предпочтительно от 30 до 100 CU, а наиболее предпочтительно должна составлять приблизительно 50 CU.

При капсулировании ароматизатора соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма (соотношение ПС/ОС), с одной стороны, должно заметно улучшать запах побочной струи дыма, а с другой стороны, существенно не влиять на вкусовые характеристики основной струи дыма.

Капсулированный ароматизатор должен находиться между внутренним и наружным слоями обертки предпочтительно в виде капсул. Капсулированный ароматизатор можно использовать и в виде нити или волокна.

Получать Капсулированный ароматизатор можно различными способами капсулирования, а именно межфазным комплексообразованием, молекулярным захватом, комплексной коацервацией, избирательным осаждением, межфазной полимеризацией, покрытием расплавом/воском (парафинированием), распылительной сушкой, полимеризацией in situ или агломерацией. Наиболее предпочтительным способом капсулирования ароматизатора является межфазное комплексообразование.

При использовании в качестве ароматизатора -ундекалактона соотношение между его концентрациями в ПС и ОС должно составлять по меньшей мере 6:1, более предпочтительно по меньшей мере 10:1, наиболее предпочтительно по меньшей мере 15:1, особенно предпочтительно по меньшей мере 20:1.

При использовании в качестве ароматизатора масла из перечной мяты соотношение между его концентрациями в ПС и ОС должно составлять предпочтительно по меньшей мере 2:1, более предпочтительно по меньшей мере 4:1. В более предпочтительном варианте соотношение между концентрациями масла из перечной мяты в ПС и ОС должно составлять по меньшей мере 200:1, наиболее предпочтительно по меньшей мере 400:1.

При использовании в качестве ароматизатора масла из кудрявой мяты соотношение между его концентрациями в ПС и ОС должно составлять предпочтительно по меньшей мере 4,5:1, более предпочтительно по меньшей мере 6:1, наиболее предпочтительно по меньшей мере 9:1. В более предпочтительном варианте соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты в ПС и ОС должно составлять по меньшей мере 100:1, особенно предпочтительно по меньшей мере 200:1.

При использовании в качестве ароматизатора -ундекалактона или содержащего его вещества капсуляцию ароматизатора предпочтительно осуществлять (в порядке предпочтения) следующими методами: межфазным комплексообразованием, избирательным осаждением, агломерацией, распылительной сушкой.

При использовании в качестве ароматизатора масла из перечной мяты или содержащего его вещества капсуляцию ароматизатора предпочтительно осуществлять (в порядке предпочтения) следующими методами: межфазным комплексообразованием, агломерацией, распылительной сушкой.

При использовании в качестве ароматизатора масла из кудрявой мяты или содержащего его вещества капсуляцию ароматизатора предпочтительно осуществлять (в порядке предпочтения) следующими методами: межфазным комплексообразованием, гидрофобным молекулярным захватом, негидрофобным молекулярным захватом, комплексной коацервацией.

При межфазном комплексообразовании катион следует выбирать (в порядке предпочтения) из группы, включающей Са (ацетат), Al³⁺, V⁴⁺ , Zn²⁺, Cu²⁺, Са (хлорид).

Выбор предпочтительного катиона зависит от конкретного ароматизатора.

Курительное изделие предпочтительно должно быть вентилируемым. Вентиляция снижает содержание ароматизатора в основной струе дыма и соответственно снижает соотношение между концентрациями конкретного ароматизатора в ПС и ОС.

Соотношение между концентрациями -ундекалактона, капсулированного межфазным комплексообразованием в нити или волокна, в побочной и основной струях дыма предпочтительно должно превышать 15:1.

Соотношение между концентрациями -ундекалактона, капсулированного межфазным комплексообразованием в капсулы, в побочной и основной струях дыма предпочтительно должно превышать 15:1, более предпочтительно превышать 20:1.

При использовании таких капсул соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма должно превышать 10:1, предпочтительно должно составлять около 14:1.

Соотношение между концентрациями масла из перечной мяты, капсулированного межфазным комплексообразованием в капсулы, в побочной и основной струях дыма предпочтительно должно превышать 4:1.

Соотношение между концентрациями масла из кудрявой мяты, капсулированного межфазным комплексообразованием в капсулы, в побочной и основной струях дыма предпочтительно должно превышать 9:1.

В настоящем изобретении предлагается также способ улучшения запаха, остающегося в помещении после выкуривания курительного изделия, заключающийся в том, что изготавливают курительное изделие с ароматизированной в соответствии с изобретением в побочной струей дыма.

К летучим ароматизирующим веществам, которые можно использовать в предлагаемых в изобретении курительных изделиях, относятся ментол, ванилин, перечная мята, кудрявая мята, изопинокамфеол, изоментон, мятный охладитель (фирмы IFF), неоментол, масло из семян укропа или другие аналогичные ароматизирующие вещества или их смеси. В предлагаемых в изобретении курительных изделиях можно использовать любые летучие или полулетучие ароматизирующие вещества.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых показано:

на фиг.1 - соотношение между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма сигарет различного типа, при этом цифры над колонками обозначают количество затяжек,

на фиг.2 - соотношение между концентрациями капсулированного в капсулы различного типа -ундекалактона в побочной и основной струях дыма предлагаемых в изобретении сигарет с двухслойной оберткой,

на фиг.3 - соотношение между концентрациями капсулированного в капсулы различного типа масла из перечной мяты в побочной и основной струях дыма предлагаемых в изобретении сигарет,

на фиг.4 - соотношение между концентрациями капсулированного в капсулы различного типа масла из кудрявой мяты в побочной и основной струях дыма предлагаемых в изобретении сигарет,

на фиг.5 - пространственная диаграмма, на которой показана разница между показателями запаха побочной струи дыма, определенными по запаху, оставшемуся на ткани,

на фиг.6 - результаты исследования запаха, полученного при использовании масла из кудрявой мяты в качестве ароматизатора в помещении со свежим воздухом и в накуренном помещении,

на фиг.7 - результаты анализа запаха дыма при курении сигарет с маслом из перечной мяты в качестве ароматизатора в помещении со свежим воздухом и в накуренном помещении и

на фиг.8 - статистические результаты сенсорного анализа запаха основной струи дыма сигареты, ароматизированной -ундекалактоном.

В результате проведенных ранее на модели экспериментов, в которых были использованы образцы сигарет с химически стабилизированным -ундекалактоном (неполярное одиночное соединение, лактоновое кольцо которого стабилизировано превращением в калиевую соль), было установлено, что при нанесении этого химически стабилизированного ароматизирующего вещества на однослойную обертку соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма составило 3:1. Результаты исследования соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма сигарет разного типа показаны в приведенных ниже примерах.

Пример 1

Для капсулирования трех различных ароматизаторов, в частности -ундекалактона, масла из перечной мяты (сложной смеси из 20 ароматических веществ, основным компонентом которой является ментол) и масла из кудрявой мяты (сложной смеси ароматических веществ, главным компонентом которой является L-карвон) было использовано несколько известных способов. Масло из перечной мяты использовали в качестве ароматизирующей добавки к ментоловым сигаретам для придания побочной струе дыма "запаха свежести". Масло из кудрявой мяты использовали в качестве добавки к ментоловым сигаретам для придания побочной струе дыма "запаха свежести и мяты".

Ниже приведено краткое описание различных способов, использованных при капсулировании трех указанных выше ароматизаторов. Термин "капсулирование" означает покрытие твердых, жидких и газообразных веществ защитной оболочкой, или коркой. Обычно для формирования оболочки, или корки, используют полимеры, вместо которых можно также использовать жиры или воск. Капсула может представлять собой капсулу матричного типа или типа пастилки. В капсуле типа пастилки оболочка полностью покрывает заключенное в нее вещество и не имеет каких-либо отверстий или пор, через которые находящееся внутри вещество могло бы контактировать с окружающей средой. Матричная капсула представляет собой произвольную смесь капсулируемого вещества и материала оболочки без какого бы то ни было специального или четко выраженного покрытия. В сущности матричная капсула представляет собой гомогенную смесь из капсулированного вещества (сердцевины) и материала оболочки.

Подробно различные методы капсулирования описаны в книге "Micro encapsulation: Methods and Industrial Applications", под ред. Simon Benita (изд-во Marcel Dekker, Inc.).

Межфазное комплексообразование

Межфазное комплексообразование представляет собой способ изготовления матричных капсул или волокон (нитей) с использованием естественного полисахарида, например, альгината натрия, в качестве связующего и с заменой катиона натрия на двухвалентный катион кальция с образованием нерастворимого в воде альгината кальция и получением матричной частицы. При перемешивании ароматизатора с альгинатом натрия после замены ионов натрия на ионы кальция вся смесь приобретает сетчатую структуру и "блокирует" ароматизатор внутри молекулярной структуры вновь образовавшегося альгината кальция. При экструзии в ванну нерастворимому альгинату можно придать форму волокон (нитей), а при экструзии через вибрирующую головку, используемую, например, в способе Brace, - форму капсул (бисера).

Капсулы, использованные для проведения исследований в этом примере, изготавливали из 6%-ого по массе раствора альгината натрия (альгинаты Kelgin LV фирмы ISP) в дистиллированной воде, приготовленного при ее температуре 45-50°С путем перемешивания верхнеприводной пропеллерной мешалкой с высоким сдвиговым усилием. После образования молекулярного раствора в нем, поддерживая температуру исходного материала на уровне 45-50°С, эмульгировали 6 мас.% ароматизатора.

Параллельно приготавливали гелеобразующий раствор соответствующей концентрации, например, 6%-ный по массе раствор хлорида кальция в дистиллированной воде. Концентрация раствора и содержание в нем соли могут варьироваться в зависимости от необходимых гелеобразующих свойств.

Для капсулирования полученную смесь подавали через повышающую ее давление систему в вибрирующую головку, в которой отдельные струи смеси дробились на отдельные капли. Из падающих в солевой раствор капель образовывались матричные капсулы, которые затем собирали, промывали водой и сушили путем непрерывного перемешивания.

При получении волокон или нитей смесь альгината натрия и ароматизатора экструдировали в ванну с солевым раствором и выдерживали в течение по меньшей мере 90 с для стабилизации нитей. Затем нити промывали водой и сушили при комнатной температуре при натяжении (создаваемом, например, путем намотки на барабан).

В таблице 1 приведены характеристики образцов капсулированного ароматизатора различной формы, полученных межфазным комплексообразованием с использованием различных типов катионов и ароматизирующих веществ. В таблице приведены также значения процентного содержания капсулированного вещества и влаги.

Все образцы получали, используя в качестве связующего альгинат натрия, преобразованный затем указанными в таблице 1 катионами. Капсулы и волокна представляют собой соответствующую форму "упаковки" ароматизатора, заключенного в сетчатую оболочку из альгината натрия.

Таблица 1
Образец №	Катион	Концентрация соли (%)	Физическая форма	Ароматизатор		Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
1	CaCl 2	6	капсулы	-ундекалактон		0,77	27,85
2	CaCl 2	6	волокна	-ундекалактон		1,89	13,97
3	CaAc	6	капсулы	масло из кудрявой мяты		23,04	17,78
4	CaCl 2	6	капсулы		масло из кудрявой мяты	26,92	13,51
5	Cu	10	капсулы		масло из кудрявой мяты	14,01	19,32
6	V	10	капсулы		масло из кудрявой мяты	13,89	16,06
7	Zn	10	капсулы		масло из кудрявой мяты	24,29	не опр.
8	Al	10	капсулы		масло из кудрявой мяты	5,5	не опр.
9	Al	10	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
10	V	10	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
11	CaAc	6	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
12	CaCl2	6	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
13	Zn	10	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
14	Cu	10	капсулы		масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
15	CaCl2	6	волокна		масло из кудрявой мяты	4,56	14,96
16	CaCl 2	6	волокна		масло из перечной мяты	8,74	14,45

Молекулярный захват

При молекулярном захвате молекулы ароматизатора удерживаются в молекулярной полости макромолекулы под действием слабых сил, например, ван-дер-ваальсовыми или водородными связями. Были исследованы две различных молекулы с разными размерами молекулярных полостей, и в частности цеолит и -циклодекстрин. Для исследований использовали две цеолитные молекулы, одна из которых представляла собой молекулу обычного типа, а другая - молекулу более гидрофобного типа.

Для захвата ароматизаторов макромолекулами их сначала размешивали в дистиллированной воде с получением 12%-ной дисперсии. Затем к дисперсии добавляли такое же количество ароматизатора (12 мас.%) при перемешивании верхнеприводной пропеллерной мешалкой. Полученную суспензию затем фильтровали в вакууме и собирали твердое вещество. Образцы сушили при непрерывном перемешивании до получения сухого порошка.

В таблице 2 приведены характеристики образцов, полученных этим способом. В этой таблице приведены также данные о процентном содержании капсулированного вещества и влаги в полученных капсулах.

Таблица 2
Образец №	Макромолекула	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
17	-циклодекстрин	-ундекалактон	34,18	7,48
18	цеолит	-ундекалактон	0,65	13,19
19	цеолит (гидрофобный)	масло из перечной мяты	не опр.	4,39
20	цеолит (гидрофобный)	масло из кудрявой мяты	10,43	2,88
21	цеолит	масло из кудрявой мяты	не опр.	15,67
22	-циклодекстрин	масло из кудрявой мяты	3,15	12,26
23	-циклодекстрин	масло из перечной мяты	8,77	не опр.
24	цеолит	масло из перечной мяты	9,02	10,96

Комплексная коацервация

Этот метод можно подразделить на два варианта химического преобразования, а именно с желатином (тип А) и без желатина (тип Б).

Тип А

Преобразование с желатином происходит с разделением фаз на два естественных полимера, одним из которых является желатин, а другим -гуммиарабик, за счет изменения заряда желатинового полимера. Два противоположно заряженных полимера (катионный желатин и анионный гуммиарабик) при реакции между собой образуют жидкую фазу вокруг сердцевины, т.е. образуют капсулу в виде пастилки. Этот процесс протекает при определенной температуре, концентрации раствора и значении рН. Такое разделение фаз жидкость-жидкость может стать необратимым при использовании диальдегида для образования поперечных связей между функциональными группами -СООН из гуммиарабика и -NH₂ на желатиновых полимерах с образованием в результате твердой оболочки капсулы. Весь процесс протекает при температуре ниже 10°С в течение более 12 ч. Без образования поперечных связей жидкую оболочку вокруг сердцевины можно легко удалить повышением значения рН и температуры. Процесс заканчивается обезвоживанием (сушкой) оболочек капсул.

Исследуемые капсулы получали смешением 72 г 10%-ного раствора гуммиарабика при рН 6 с 72 г 10%-ного раствора желатина, используя верхнеприводную пропеллерную мешалку с высоким сдвиговым усилием, нагревом полученной смеси до 60°С, эмульгированием в этой смеси 40 г ароматизатора при добавлении 260 г дистиллированной воды и последующим нагревом для поддержания температуры на уровне 60°С. После этого скорость мешалки настраивали таким образом, чтобы в образующейся эмульсии частицы имели размеры, которые должны иметь готовые капсулы. После повышения температуры смеси до 60°С источник тепла удаляли и раствору давали медленно охладиться до комнатной температуры. Затем в смесь для снижения ее значения рН добавляли 20%-ную (по массе) уксусную кислоту до тех пор, пока вокруг частиц сердцевины не образовался видимый в микроскоп "ореол".

После появления такого ореола смесь охлаждали в охлаждающей бане до температуры ниже 10°С и затем добавили 3 мл 50%-ного глутарового альдегида. После этого раствор перемешивали в течение 15 ч при температуре ниже 10°С.

После образования поперечных связей смесь в течение 30 мин выдерживали при температуре 60°С до полного обезвоживания оболочек капсул. Затем смесь охлаждали до комнатной температуры и капсулы выделяли вакуум-фильтрацией.

Тип Б

В безжелатиновом процессе используют синтетические полимеры и мономеры с получением капсул, представляющих собой смесь из капсул в виде пастилок и матричных капсул.

Для получения капсул в течение 4 ч перемешивают поливиниловый спирт, борную кислоту, гуммиарабик и два различных солевых раствора (сульфата натрия и ванадилсульфата).

Скорость реакции регулируют по образованию боратного эфира, препятствующего реакции между борной кислотой и поливиниловым спиртом при их контакте между собой. Процесс разделения фаз полимеров регулируют добавлением солевых растворов, а не изменением значения рН, а процесс отверждения и обезвоживания регулируют добавлением двух различных солевых растворов.

Для получения исследуемых капсул сначала получали циклический боратный эфир, для чего 5,2 г борной кислоты в течение 1 ч перемешивали при 45°С с 9,9 г 2-метил-2,4-пентандиола в 100 г дистиллированной воды. В последующем процессе получения капсул такой эфир препятствует мгновенному взаимодействию борной кислоты с поливиниловым спиртом. К полученному эфиру затем добавляли 150 г 5%-ного (по массе) раствора поливинилового спирта (использовали смесь полимеров с низкой и высокой молекулярной массой). Затем добавляли 10 г мочевины, 200 мл 11%-ного раствора гуммиарабика с рН 6 и 50 г ароматизатора.

Полученную смесь эмульгировали, используя верхнеприводную пропеллерную мешалку с высоким сдвиговым усилием. Скорость мешалки настраивали таким образом, чтобы в образующейся эмульсии частицы имели размеры, которые должны иметь готовые капсулы.

Во время перемешивания к смеси добавляли 160 г 15%-ного сульфата натрия, затем 100 г 7,5%-ного ванадилсульфата и 5%-ного сульфата натрия с рН 4,5, при этом добавление солей приводило к образованию поперечных связей между мономерами и полимерами и застудневанию смеси. Капсулы перемешивали в течение 1 ч, а затем выделяли путем центрифугирования и сушили при непрерывном перемешивании.

Характеристики полученных комплексной коацервацией образцов приведены ниже в таблице 3, в которой представлены также данные о процентном содержании капсулированного вещества и влаги в полученных капсулах.

Таблица 3
Образец №	Тип	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
25	Б	-ундекалактон	44,04	2,46
26	А	-ундекалактон	51,06	3,69
27	Б	масло из кудрявой мяты	10,30	5,86
28	Б	масло из перечной мяты	52,20	3,37
29	А	масло из перечной мяты	не опр.	9,02
30	А	масло из кудрявой мяты	1,08	12,58

Избирательное осаждение

Для изготовления капсул избирательным осаждением используют полимерный материал, который под воздействием солей или не растворяющих его веществ способен застудневать или выпадать в осадок с образованием капсул, которые можно отделять и подвергать последующей переработке.

Основным полимером, используемым для изготовления капсул избирательным осаждением, является сополимер акриламида и акрилата, который (сополимер) можно осаждать сульфатами ванадия или алюминия. Катион образует в этом случае комплексное соединение с полимерами и связывает функциональные группы в твердые матрицы. Прочность капсулы зависит от прочности геля в полученной матрице, т.е. от типа катиона в солевом растворе. Полученные в конечном итоге капсулы представляют собой смесь из капсул в виде пастилок и матричных капсул.

Исследуемые капсулы получали эмульгированием 25 г ароматизатора в 92 г сополимера Alcapsol 144 (торговое название сополимера акриламида и акрилата, выпускаемого фирмой Allied Colloids), используя верхнеприводную пропеллерную мешалку с высоким сдвиговым усилием. Далее эмульсию нагревали до 45°С, после чего охлаждали до температуры ниже 10°С. Затем к эмульсии добавляли 151 г дистиллированной воды с температурой ниже 10°С и значение рН устанавливали на 12,5 добавлением 40%-ого гидроксида натрия.

Затем к эмульсии в течение 5 мин добавляли 72 г 20%-ного раствора сульфата алюминия с образованием капсул и полученный раствор перемешивали в течение 30 мин, после чего капсулы отделяли вакуум-фильтрацией и сушили при непрерывном перемешивании. Характеристики полученных образцов, а также данные о процентном содержании в них капсулированного вещества и влаги приведены ниже в таблице 4. Полученные капсулы представляли собой смесь из матричных капсул и капсул многосердцевинного типа.

Таблица 4
Образец №	Катион	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
31	Al	-ундекалактон	4,28	22,9
32	V	-ундекалактон	9,70	21,82
33	Al	масло из кудрявой мяты	6,53	18,29
34	Al	масло из перечной мяты	12,88	19,76
35	V	масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
36	Cu	масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
37	V	масло из кудрявой мяты	не опр.	не опр.
38	Си	масло из кудрявой мяты	7,12	не опр.

Межфазная полимеризация

При межфазной полимеризации используют мономерные материалы, образующие полимеры на границе раздела между маслом и водой. Таким путем можно получить самые разные полимеры, например полиамиды, полиуретаны, полиизоцианаты и сложные полиэфиры. Капсулируемое вещество, диспергированое/растворенное в растворимом в масле мономере, эмульгируют в воде, которую при необходимости можно стабилизировать поверхностно-активными веществами. Размер капсул определяется при этом размером капелек дисперсной фазы, образующейся при эмульгировании. К реакционной смеси в диспергирующей фазе добавляют второй мономер, при взаимодействии которого с первым мономером начинается реакция полимеризации, протекающая на границе раздела между маслом и водой.

Толщина стенок полимерной оболочки вокруг ароматизатора определяется интенсивностью проникновения мономеров через образующуюся в процессе полимеризации мембрану. По мере прохождения мономеров через полимерную оболочку толщина стенки оболочки увеличивается до окончания реакции между двумя мономерами. Высвобождение капсулированного вещества из полученных таким путем капсул в виде пастилок происходит в последующем либо путем его прохождения через оболочку капсулы, либо в результате разрыва оболочки капсулы.

Исследуемые капсулы получали эмульгированием 40 г ароматизатора, содержащего 2,6 г себацилхлорида, в 500 г дистиллированной воды, используя верхнеприводную пропеллерную мешалку с высоким сдвиговым усилием. К смеси в течение 10 мин добавляли 10,4 г гексадиамина в 40,4 г дистиллированной воды и перемешивали в течение 45 мин, после чего полученные капсулы отделяли вакуум-фильтрацией и сушили при непрерывном перемешивании.

Характеристики полученных образцов, а также данные о процентном содержании в них капсулированного вещества и влаги приведены ниже в таблице 5.

Таблица 5
Образец №	Образовавшийся полимер оболочки	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
39	амид	-ундекалактон	капсулы получить не удалось
40	амид	-ундекалактон
41	амид	масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
42	амид	масло из кудрявой мяты	14,86	не опр.
43	амид	масло из кудрявой мяты	не опр.	не опр.
44	амид	масло из перечной мяты	не опр.	не опр.

Покрытие расплавом/воском (парафинирование)

При осуществлении этого метода ароматизатор смешивают с расплавленным веществом, например с жирной кислотой или парафином, путем совместного эмульгирования расплавленного связующего и амортизатора в воде при температуре выше температуры плавления материала оболочки. Затем воду охлаждают до затвердевания смеси ароматизатора и связующего. При этом происходит образование смешанных или матричных капсул с ароматизатором, удерживаемым в твердой форме во всем объеме капсулы.

Исследуемые капсулы получали нагревом эмульсии 13,5%-ной (по массе) пальмитиновой кислоты в дистиллированной воде до 65°С при перемешивании верхнеприводной пропеллерной мешалкой с высоким сдвиговым усилием. К этой смеси добавили 25 мас.% совместимого с пальмитиновой кислотой ароматизатора и затем смеси давали медленно охлаждаться до образования твердых капсул. Полученные капсулы отделяли путем фильтрации и сушили в эксикаторе.

Характеристики полученных капсул, а также данные о процентном содержании в них капсулированного вещества и влаги приведены ниже в таблице 6.

Таблица 6
Образец №	Покрытие	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
45	пальмитиновая кислота	-ундекалактон	23,93	0,24
46	парафин	-ундекалактон	14,99	1,49
47	пальмитиновая кислота	масло из перечной мяты	не опр.	0,3
48	пальмитиновая кислота	масло из кудрявой мяты	не опр.	не опр.

Капсулы, полученные с использованием пальмитиновой кислоты, имели большую твердость, поскольку температура плавления парафина ниже 50°С. Описанным выше способом получили твердые матричные капсулы.

Распылительная сушка

Способ капсулирования распылительной сушкой является наиболее старой технологией, разработанной в 1930-х годах. При капсулировании этим способом используют эмульсию из водорастворимого полимера низкой вязкости и капсулируемого вещества, которую распыляют через форсунку в сушильную камеру, нагретую до температуры выше 150°С. В процессе такого распыления вода практически мгновенно испаряется в сушильной камере, а образующиеся сухие частицы, представляющие собой матричные капсулы, после их выхода из системы собирают путем их отделения в циклоне. Продолжительность пребывания материала во всей системе подобной его переработки не превышает 2 с.

Исследуемые капсулы получали с использованием 10%-ного (по массе) раствора гуммиарабика в дистиллированной воде. Для приготовления исходного материала для распылительной сушки в растворе полимера эмульгировали 10 мас.% ароматизатора.

Распылительную сушилку нагревали таким образом, чтобы температура на ее входе была выше 150°С, а на выходе составляла примерно 70°С. Температуру в системе стабилизировали на указанных значениях, распыляя через форсунку дистиллированную воду в сушильную камеру. Эмульсию ароматизатора подавали в сушилку, распыляя через форсунку с автоматическим устройством ее очистки.

После распыления эмульсии и охлаждения сушилки до температуры ниже 50°С полученные в виде порошка капсулы собирали.

Характеристики образцов, полученных распылительной сушкой, приведены ниже в таблице 7. В этой таблице представлены также данные о процентном содержании в капсулах капсулированного вещества и влаги. В качестве связующего во всех образцах использовали гуммиарабик.

Таблица 7
Образец №	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
49	-ундекалактон	2,19	11,85
50	масло из перечной мяты	не опр.	13,65
51	масло из кудрявой мяты	не опр.	15,64

Полимеризация in situ

Метод полимеризации in situ, no существу, занимает промежуточное положение между реакциями межфазной полимеризации и осаждения. При капсулировании этим методом для получения оболочки вокруг материала основы используют как мономеры, так и полимеры, часто получая многосердцевинные капсулы. Полученный полимерный материал можно затем сшивать, используя для этого либо поливалентные соли, либо сшивающие агенты, например, диальдегиды. Используемые при полимеризации in situ полимеры представляют собой длинноцепные спирты, которые легко поддаются сшиванию, а в качестве мономеров можно использовать дифункциональные спирты и амины. Предварительно образующийся полимерный материал служит пластификатором в оболочке готовой капсулы.

Исследуемые капсулы получали путем добавления 100 г 1%-ного раствора поливинилового спирта с высокой молекулярной массой и 4%-ного раствора поливинилового спирта с низкой молекулярной массой к 188 г дистиллированной воды с 1,88 г мочевины и 7,5 г резорцина. Смесь нагревали до 45°С при перемешивании пропеллерной мешалкой с высоким сдвиговым усилием. Затем к смеси добавляли 30 г ароматизатора и значение рН смеси снижали до 1,7 добавлением 10%-ной серной кислоты.

Далее к смеси добавляли 57 г 25%-ного раствора глутарового альдегида в течение 90-минутнуго периода времени, на протяжении которого происходило образование осадка. Затем значение рН смеси повышали до 4,5 добавлением 40%-ного раствора гидроксида натрия, после чего смесь нагревали до 55°С и выдерживали при этой температуре в течение 2 ч 30 мин. Полученные капсулы отделяли фильтрацией под вакуумом и сушили при непрерывном перемешивании.

Характеристики капсул, полученных полимеризацией in situ, приведены ниже в таблице 8. В этой таблице представлены также данные о процентном содержании в многосердцевинных капсулах капсулированного вещества и влаги.

Таблица 8
Образец №	Сшивающий агент	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
52	соли	-ундекалактон	39,24	2,55
53	глутаровый альдегид	-ундекалактон	30,59	2,04
54	соли	масло из перечной мяты	40,57	4,32
55	соли	масло из кудрявой мяты	44,68	3,41

Агломерация

Агломерация представляет собой простейший метод превращения жидкого материала в твердую матрицу путем механической переработки. При агломерации ароматизатор смешивают с твердым материалом основы, который либо абсорбирует его, либо оставляет в жидком виде на поверхности, и поэтому образуются капсулы с незащищенным капсулируемым веществом, находящимся на поверхности гранулы или частицы. Полученные капсулы затем можно покрыть связующим, которое не только покрывает материал основы, но и склеивает частицы друг с другом, увеличивая их общий размер. Жидкий ароматизатор абсорбируется на или в материале основы, который для увеличения размера частиц подвергают механическому воздействию, используя при этом связующее, которое покрывает также материал основы, обеспечивая тем самым некоторую защиту ароматизатора при его хранении от непосредственного воздействия факторов окружающей среды.

Для получения всех капсул использовали кухонный комбайн с металлическими перемешивающими лопастями.

200 г твердого материала основы (например, цеолита) засыпали в смесительную чашу вместе с 18 г твердого связующего (например, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ)). Затем смеситель включали на 10 для перемешивания порошков. Далее к порошкам при постоянном перемешивании непрерывной струей добавляли жидкое связующее или воду до получения частиц требуемого размера. Для определения размеров частиц и во избежание разделения смешиваемых продуктов смесь порошков периодически извлекали из смесительной чаши. В завершение полученный агломерированный материал сушили при непрерывном перемешивании.

Характеристики полученных агломерацией образцов, а также данные о процентном содержании в них капсулированного вещества и влаги приведены ниже в таблице 9.

Таблица 9
Образец №	Материал основы	Связующее	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
56	цеолит	КМЦ	-ундекалактон	14,90	13,17
57	цеолит	пальмитиновая кислота	-ундекалактон	13,56	3,75
58	-циклодекстрин	КМЦ	-ундекалактон	17,08	10,02

Полученные собственными силами капсулированные образцы сравнивали с коммерчески доступными образцами, приобретенными у фирмы Mane Flavour House. Характеристики этих образцов приведены в таблице 10.

Таблица 10
Образец №	Метод капсулирования	Ароматизатор	Содержание капсулированного вещества в %	Влагосодержание в %
59	распылительная сушка	масло из перечной мяты	не опр.	не опр.
60	агломерация мальтодекстрина	масло из перечной мяты	1,32	не опр.

Пример 2

Эксперименты с сигаретами различных типов

С целью определить, влияет ли местонахождение ароматизатора в сигарете на его содержание в боковой струе дыма, проводили эксперименты с сигаретами нескольких различных типов. Во всех экспериментах для выявления указанного влияния в качестве соединения-модели использовали -ундекалактон. Анализы проводили не позже, чем через 2 ч после изготовления сигарет.

В экспериментах использовали сигареты следующих типов:

А - сигареты с ароматизатором, распыленным непосредственно на наружную поверхность сигаретной бумаги (8,5);

В - сигареты с ароматизатором, распыленным на табак (8,5);

С - сигареты с ароматизатором в виде добавленных в табачный стержень волокон, полученных методом межфазного комплексообразования (9,6);

D - сигареты с ароматизатором в виде волокон, расположенных между бумагой в двухслойной обертке и полученных методом межфазного комплексообразования (9);

Е1/Е2 - коаксиальные сигареты с ароматизатором, добавленным во внутреннюю или наружную табачную смесь, которая была одинаковой в обеих частях (5,7/5,7);

F1/F2 - коаксиальные сигареты с ароматизатором, добавленным во внутреннюю или наружную табачную смесь, которая была различной в каждой части (14/14);

G - обычные сигареты со стабилизированным полимерной пленкой ароматизатором, нанесенным в виде покрытия на наружную поверхность бумажной обертки (11);

Н - обычные сигареты с ароматизатором, который при приближении тлеющего конца сигареты вступает во взаимодействие с горючей присадкой, нанесенной на наружную поверхность бумажной обертки (7,7).

Указанные выше в скобках цифры обозначают количество затяжек.

Эффективность каждого типа сигареты определяли сравнением с сигаретами с описанным выше образцом химически стабилизированного -ундекалактона, при выкуривании которых соотношение между концентрациями ароматизатора в боковой и основной струях дыма равняется 3:1.

На фиг.1 в графическом виде показаны соотношения между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма (ПС/ОС). Фактические значения этих соотношений для сигарет каждого типа указано на диаграмме над соответствующей колонкой.

Первый анализ полученных результатов свидетельствует о том, что местоположение ароматизатора существенно влияет на его содержание (концентрацию) и в боковой, и в основной струях дыма.

В результате опытов было установлено, что максимальное по сравнению с контрольной сигаретой увеличение соотношения между концентрациями -ундекалактона в побочной и основной струях дыма (ПС/ОС) наблюдалось при выкуривании сигарет с двухслойной оберткой, между слоями которой располагался ароматизатор в виде волокон.

Помимо этого было также установлено, что на соотношение ПС/ОС в сигарете с двухслойной оберткой существенно влияет и проницаемость наружной бумажной обертки. При использовании пористой обертки, применяемой для обертывания фильтровального тампона, с общей пористостью свыше 6000 CU соотношение (ПС/ОС) составило 13:1. В сигарете с тем же стабилизированным ароматизатором и с изготовленной из имеющей общую пористость 600 CU высокопористой сигаретной бумаги наружной оберткой соотношение ПС/ОС снизилось до 11:1. Эти результаты свидетельствуют о том, что увеличение пористости наружной обертки сигареты с двухслойной оберткой увеличивает содержание ароматизатора в побочной струе дыма. Этот результат неожиданно прямо противоположен эффекту, описанному в US 5494055.

Пример 3

С учетом полученных при оценке различных типов сигарет результатов во всех последующих исследованиях использовали сигареты с двухслойной оберткой с расположенными между ее слоями капсулами ароматизатора. Для получения оптимальной концентрации ароматизатора в побочной струе дыма во всех образцах с -ундекалактоном в качестве наружного слоя обертки использовали пористую обертку, применяемую для обертывания фильтровального тампона.

Помимо этого исследовали сигареты с капсулированным маслом из перечной мяты и кудрявой мяты в качестве ароматизатора. Для изготовления наружной обертки использовали высокопористую сигаретную бумагу с общей пористостью 600 CU, обеспечиваемой естественной и полученной электростатическим способом перфорацией.

Влияние типа капсул

С целью определить, насколько капсулы того или иного типа способны увеличивать содержание ароматизатора преимущественно в побочной, а не основной струе дыма, дополнительно испытывали сигареты с двухслойной оберткой, между слоями которой располагались капсулы, полученные различными, дающими наилучшие результаты методами (см. приведенную ниже таблицу 11). Для этого по методике фирмы ВАТ анализировали содержание твердых частиц в основной и побочной струях дыма сигарет в аппарате для их механического прокуривания Filtrona (при прокуривании в стандартном для подобного рода аппаратов режиме с выполняемой каждую минуту затяжкой объемом 35 см и продолжительностью 2 с). Для анализа побочной струи дыма использовали аппарат с конфигурацией в виде рыбьего хвоста, описанный в Analist, октябрь 1988, т.113, с.1509. Соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма определяли для каждого типа ароматизатора и каждого типа капсул, используя газохроматографические калибровочные кривые для стандартных растворов определяемых веществ ( -ундекалактона, L-карвона и ментола) каждого ароматизатора и вычисляя количество и процентное содержание каждого определяемого вещества в исходных маслах для определения коэффициента (F), пропорционального процентному содержанию ментола в масле из перечной мяты и L-карвона в масле из кудрявой мяты. Полученное значение коэффициента (F) использовали для вычисления процентного содержания капсулированного масла из перечной мяты или кудрявой мяты по количеству ментола или L-карвона в экстракте ароматизатора, выделенного из гранул заданной массы.

Таблица 11
Образец №	Капсулированный материал	Система капсулирования
1	-ундекалактон	комплексообразование/нить/катион Са
2	-ундекалактон	комплексообразование/шарики/катион Са
37	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион Cu
8	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарнки/катион Al
7	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион Zn
3	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион СаАс
6	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион V
4	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион Са
5	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/шарики/катион Cu
12	масло из перечной мяты	комплексообразование/шарики/катион Са
15	масло из кудрявой мяты	комплексообразование/нить/катион Са
16	масло из перечной мяты	комплексообразование/нить/катион Са
17	-ундекалактон	молекулярный захват/ -циклодекстрин
22	масло из кудрявой мяты	молекулярный захват/ -циклодекстрин
20	масло из кудрявой мяты	молекулярный захват/цеолит (гидрофобный)
21	масло из кудрявой мяты	молекулярный захват/цеолит
24	масло из перечной мяты	молекулярный захват/цеолит
26	-ундекалактон	комплексная коацервация, тип А
25	-ундекалактон	комплексная коацервация, тип Б
27	масло из кудрявой мяты	комплексная коацервация, тип Б
28	масло из перечной мяты	комплексная коацервация, тип Б
30	масло из кудрявой мяты	комплексная коацервация, тип А
31	-ундекалактон	избирательное осаждение/катион Al
32	-ундекалактон	избирательное осаждение/катион V
38	масло из кудрявой мяты	избирательное осаждение/катион Cu
33	масло из кудрявой мяты	избирательное осаждение/катион Al
34	масло из перечной мяты	избирательное осаждение/катион Al
42	масло из кудрявой мяты	межфазная полимеризация
45	-ундекалактон	Парафинирование
49	-ундекалактон	распылительная сушка
59	масло из перечной мяты	распылительная сушка/коммерчески доступный образец
52	-ундекалактон	полимеризация in situ
53	-ундекалактон	полимеризация in situ
55	масло из кудрявой мяты	полимеризация in situ
54	масло из перечной мяты	полимеризация in situ
56	-ундекалактон	агломерация/КМЦ и цеолит
57	-ундекалактон	агломерация/парафин и цеолит
58	-ундекалактон	агломерация/КМЦ и -циклодекстрин
60	масло из перечной мяты	агломерация/коммерчески доступный образец

В испытаниях учитывали также уровень содержания в капсулах капсулированного вещества. Все анализировавшиеся капсулы содержали разное количество капсулированного вещества (см. приведенное в таблицах 1-10 процентное содержание капсулированного вещества в капсулах). С целью гарантировать добавление в сигареты одинакового количества ароматизатора использовали различные количества капсул.

-Ундекалактон

Для испытаний использовали обычные сигареты марки State Express 555 с двойной оберткой, наружный слой которой был изготовлен из пористой, применяемой для обертки фильтровальных тампонов оберточной бумаги (проницаемость 6000 CU), а внутренний слой - из бумаги с проницаемостью 50 CU. Анализируемые капсулы помещали между двумя слоями этой обертки. Капсулы добавляли с таким расчетом, чтобы содержание ароматизатора в одной сигарете составляло 4000 част./млн. Подобное количество амортизатора легко можно определить с помощью газохроматографического масс-спектрометра.

У сигарет с нанесенным на сигаретную бумагу -ундекалактоном естественное соотношение между его концентрацией в побочной и основной струях дыма (ПС/ОС) составляет 6:1, а у сигарет с -ундекалактоном, превращенным в калиевую соль (химически стабилизированным) и нанесенным на бумагу в виде слоя краски, составляет 3:1.

На фиг.2 показаны соотношения между концентрациями -ундекалактона в твердых частицах побочной и основной струй дыма, высвобождающегося из капсул различного типа, основные характеристики которых приведены в таблице 11. Из данных, приведенных на этой диаграмме, следует, что у всех сигарет с капсулированным ароматизатором в побочную струю дыма попадает большее количество ароматизатора, чем у контрольных сигарет с химически стабилизированным ароматизатором. Над соответствующими колонками на диаграмме указаны значения соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма.

Соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма сигарет с капсулами, полученными межфазным комплексообразованием (образец №2), увеличивалось на максимальную величину по сравнению с указанным выше естественным соотношением. У таких сигарет это соотношение ПС/ОС составляло 24:1. У сигарет же, в которых ароматизатор находился в виде волокон, а не капсул, это соотношение было ниже и составляло 17:1 (образец №1). Обусловлено это только физической формой "упаковки" ароматизатора, а не какими-либо химическими различиями в процессе его переработки.

У сигарет с образцами ароматизатора №№31 и 32 оба они были получены капсулированием путем избирательного осаждения с тем лишь отличием, что использовавшиеся в процессе переработки растворы поливалентных солей имели разную природу. В качестве катионов для образца №31 использовали катион Al ³⁺, а для образца №32 - катион V⁴⁺ . У этих сигарет соотношение ПС/ОС составляло соответственно 21:1 и 14:1. Такая разница обусловлена влиянием прочности геля, которая меняется в зависимости от используемых катионов с различной прочностью электрохимических связей.

К сигаретам с другими образцами ароматизатора, у которых наблюдалось значительное улучшение соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма по сравнению с этим же соотношением, равным 3:1, у сигарет с химически стабилизированным ароматизатором, относятся сигарета с образцом ароматизатора №49, полученным распылительной сушкой, и с соотношением ПС/ОС, равным 13:1, и сигарета с образцом ароматизатора №56, полученным агломерацией, и с соотношением ПС/ОС, равным 15:1.

Пример 4

Для испытаний использовали обычные сигареты марки State Express 555 с двойной оберткой, наружный слой которой был изготовлен из пористой сигаретной бумаги (проницаемость 600 CU), а внутренний слой - из бумаги с проницаемостью 50 CU. Анализируемые капсулы с маслом из перечной мяты помещали между двумя слоями этой обертки. Капсулы добавляли с таким расчетом, чтобы содержание ароматизатора в одной сигарете составляло около 10000 част./млн. Такое количество ароматизатора выбирали исходя из того, что содержание анализируемого ментола в масле из перечной мяты составляет лишь 50%.

У сигарет с двухслойной оберткой и с нанесенным на поверхность сигаретной бумаги маслом из перечной мяты естественное соотношение между его концентрацией в побочной и основной струях дыма (ПС/ОС) составляет 1,66:1. На фиг.3 показаны соотношения между концентрациями масла из перечной мяты в твердых частицах побочной и основной струй дыма, высвобождающегося из капсул различного типа. Над соответствующими колонками на диаграмме указаны значения соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма. У сигарет с капсулами, полученными межфазным комплексообразованием с использованием в качестве гелеобразователя хлорида кальция (образец №12), увеличение соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма было максимальным и составляло 4,5:1. Содержание же масла из перечной мяты в побочной струе дыма двух других сигарет с имеющимися в продаже образцами ароматизатора (образцы №№59 и 60) и сигареты с образцом ароматизатора №16 (полученное комплексообразованием волокно) также превышало естественное соотношение ПС/ОС у сигарет с ароматизатором, нанесенным в виде слоя краски непосредственно на сигаретную бумагу.

Пример 5

Для испытаний использовали обычные сигареты марки State Express 555 с двойной оберткой, наружный слой которой был изготовлен из пористой сигаретной бумаги (проницаемость 600 CU), а внутренний слой - из бумаги с проницаемостью 50 CU. Анализируемые капсулы с маслом из кудрявой мяты помещали между двумя слоями этой обертки. Капсулы добавляли с таким расчетом, чтобы содержание ароматизатора в одной сигарете составляло около 10000 част./млн.

У сигарет с нанесенным на наружный слой двухслойной бумажной обертки маслом из кудрявой мяты естественное соотношение между его концентрацией в побочной и основной струях дыма (ПС/ОС) составляет 1,74:1. На фиг.4 показаны соотношения между концентрациями масла из кудрявой мяты в твердых частицах побочной и основной струй дыма, высвобождающегося из капсул различного типа. Над соответствующими колонками на диаграмме указаны значения соотношения между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма.

У сигарет с капсулами, полученными межфазным комплексообразованием с использованием в качестве гелеобразователя ацетата кальция (образец №3), наблюдалось наиболее существенное увеличение соотношения ПС/ОС, достигавшее 9,86:1. Одновременно с этими сигаретами испытывали ряд сигарет с капсулами, полученными межфазным комплексообразованием с использованием различных катионов в качестве гелеобразователя. Способность этих капсул насыщать ароматизатором побочную струю дыма оказалась различной в зависимости от использовавшегося катиона, при этом катионы кальция, цинка и ванадия оказались более эффективными, чем катионы меди и алюминия. Физическая форма переведенного в комплекс альгината никак не влияла на соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма, и у всех сигарет с волокнами и капсулами, полученными с использованием хлорида кальция в качестве гелеобразователя, соотношение ПС/ОС составляло от 4,5:1 до 6:1.

Влияние на соотношение ПС/ОС у сигарет с капсулами, полученными молекулярным захватом с использованием цеолита в качестве макромолекулы, оказалось разным. У сигареты с образцом ароматизатора №20, содержавшим гидрофобный цеолит, насыщение ароматизатором побочной струи дыма было выше, чем у сигарет с образцом ароматизатора №21, содержавшим обычный цеолит.

Пример 6

Для определения влияния используемого в сигаретах в качестве ароматизатора -ундекалактона на сравнительно свежий запах побочной струи дыма в специально подготовленных помещениях поддерживали постоянную влажность и температуру в течение всего эксперимента. Для испытаний использовали сигареты марки State Express 555 с двухслойной оберткой, наружный слой которой был изготовлен из пористой обертки, применяемой для обертывания фильтровального тампона, и на поверхность внутреннего слоя которой был нанесен -ундекалактон в различном количестве (от 600 до 1500 част./млн). В каждой кабине выкуривали по одной сигарете.

Во избежание чрезмерного влияния дыма на участников эксперимента каждый участник эксперимента входил в кабину по истечении 60 минут с момента выкуривания в ней сигареты. Каждый из участников за время эксперимента оценивал запах в трех разных кабинах.

В качестве контрольных сигарет использовали сигареты марки State Express 555 с двухслойной оберткой без ароматизатора, а также те же сигареты марки State Express 555 с двухслойной оберткой и с химически стабилизированным -ундекалактоном, нанесенным на поверхность наружного слоя обертки в количестве 1500 част./млн.

Из приведенной на фиг.5 диаграммы следует, что при оценке застоявшегося запаха, оставленного побочной струей дыма всех выкуренных сигарет, между полученными результатами не было выявлено никаких статистически значимых различий. Все участники эксперимента отмечали, что в дыме сигарет с нанесенным на обертку ароматизатором в количестве 600 част./млн они ощущали запах персика, признанный ими в большинстве случаев неприятным.

Несмотря на то, что в этом эксперименте не были получены статистические данные, исходя из отзывов участников, руководитель эксперимента был убежден, что участники эксперимента могут статистически достоверно распознать наличие в дыме запаха -ундекалактона при его нанесении на обертку сигарет в количестве 600 част./млн.

Пример 7

В помещениях, специально подготовленных для проведения экспериментов с ароматизаторами на основе масла из перечной и кудрявой мяты, в течение всего времени эксперимента поддерживали постоянную влажность и температуру. В качестве контрольных сигарет использовали легкие ментоловые сигареты с двухслойной оберткой без нанесенного на образующую ее наружный слой пористую бумагу ароматизатора и с нанесенным в различных количествах на поверхность образующей наружный слой бумаги ароматизатором. Во время испытаний в каждой кабине выкуривали по шесть сигарет.

Каждый участник эксперимента оценивал оставшийся в кабине запах по истечении 40 минут с момента выкуривания сигареты, причем каждый из участников оценивал запах в двух кабинах, в одной из которых выкуривали контрольную сигарету. По результатам каждого эксперимента проводили сравнительный статистический анализ запаха в двух кабинах каждым участником эксперимента.

Из приведенных на фиг.6 результатов статистического анализа можно сделать вывод о том, что в кабине, где выкуривались сигареты с добавленными к ним в количестве 4000 част./млн и больше ароматизаторами на основе масла из кудрявой мяты, участники эксперимента в большей степени ощущали запах свежести. Фактическое количество ароматизатора, позволяющее получить заметную разницу в запахе, должно лежать где-то в интервале от 2000 до 4000 част./млн. Для более точного определения количества ароматизатора, заметно влияющего на запах дыма, требуется дополнительное проведение сенсорного анализа.

Показанные на фиг.7 результаты статистического анализа свидетельствуют о том, что при указанных количествах добавленного в сигареты ароматизатора не было выявлено статистически значимых различий между запахом в помещении со свежим воздухом и в накуренном помещении. Полученные результаты позволяют утверждать, что для ощущения свежести в помещении, в котором выкуривается сигарета, количество в ней масла из перечной мяты должно превышать 10000 част./млн.

Пример 8

В этом примере определяли минимальное соотношение ПС/ОС, необходимое для создания в помещении ощутимого запаха свежести без влияния на запах основной струи дыма.

-Ундекалактон

При проведении экспериментов выполняли парное сравнение сигарет с различными количествами распыленного на табак раствора -ундекалактона в пропиленгликоле. Результаты статистического анализа этих экспериментов в графическом виде показаны на фиг.8.

Из приведенных на фиг.8 данных следует, что при количестве ароматизатора, равном 300 част./млн, 70% от всего числа участников эксперимента (21 из 30) дали правильный ответ, который можно рассматривать как статистически значимый. Участники эксперимента определяли, у каких сигарет интенсивность и выраженность запаха их дыма выше, чем у контрольной сигареты.

При количестве добавленного к сигарете ароматизатора, равном 150 част./млн, не было выявлено статистически значимых различий между ней и контрольной сигаретой, при этом, однако, все участники эксперимента утверждали, что запах дыма ароматизированной сигареты при 90%-ном доверительном уровне неприятней, чем запах дыма контрольной сигареты.

При количестве добавленного к сигарете ароматизатора, равном 100 и 50 част./млн, также не было выявлено статистически значимых различий между ней и контрольной сигаретой. Однако при 90%-ном доверительном уровне всеми участниками эксперимента было признано, что дым сигарет с ароматизатором обладает большей интенсивностью запаха.

Сенсорная оценка результатов эксперимента показала, что при соотношении между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма, равном 6:1, запах побочной струи дыма не влияет на запах основной струи дыма.

Результаты модельных испытаний подтвердили также, что при определенных условиях побочной струе дыма можно придать запах ароматизатора, не влияя на запах основной струи дыма.

Масло из кудрявой мяты

При проведении экспериментов с этим ароматизатором определяли статистически значимое различие между контрольной ментоловой сигаретой и ментоловыми сигаретами с различным количеством добавленного в них масла из кудрявой мяты.

При добавлении к сигарете ароматизатора в количестве 15 част./млн все участники эксперимента отметили наличие в дыме повышенного запаха ментола и табака, а также ощущение теплоты и свежести. При таком количестве добавленного в сигарету масла из кудрявой мяты оно влияло на запах дыма, но не чувствовалось как обладающий собственным запахом ароматизатор. Появление в дыме запаха собственно масла из кудрявой мяты участники эксперимента почувствовали только после увеличения его количества до 25 и 50 част./млн. Такое количество ароматизатора позволило придать дыму более выраженный запах кудрявой мяты и свежести.

Если запах кудрявой мяты начинал ощущаться лишь при добавлении в сигарету масла из кудрявой мяты в количестве 25 част./млн масла, то определенная разница между дымом ароматизированной сигареты и контрольной сигареты начинала ощущаться уже и при наличии в ароматизированной сигарете 15 част./млн масла из кудрявой мяты.

По результатам сенсорного анализа было установлено, что при соотношении между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма, равном 200:1, запах побочной струи дыма не зависит от запаха основной струи дыма сигареты. При этом, однако, ощущение свежести и наличие в побочной струе дыма запаха мяты нельзя объяснить только наличием в сигарете масла из кудрявой мяты, поскольку в обычных сигаретах на эти свойства побочной струи дыма определенное влияние оказывает и запах основной струи дыма.

Масло из перечной мяты

При проведении экспериментов с этим ароматизатором определяли статистически значимое различие между контрольной ментоловой сигаретой и ментоловыми сигаретами с различным количеством добавленного в них масла из перечной мяты.

В ходе экспериментов было установлено, что при добавлении к сигарете 15 и 25 част./млн масла из перечной мяты запах ее дыма практически не отличался от запаха дыма ментоловых сигарет, а наличие ароматизатора проявлялось либо в увеличении специфического аромата перечной мяты, либо в уменьшении аромата кудрявой мяты или ощущения свежести.

При добавлении в сигарету 50 част./млн масла из перечной мяты с 95%-ным уровнем значимости было отмечено снижение испаряемости масла и связанного с наличием ментола ощущения прохлады.

При добавлении в сигарету 100 част./млн масла из перечной мяты наблюдалось заметное повышение выраженности аромата перечной мяты.

Наличие масла из перечной мяты в ментоловых сигаретах ощущалось при его добавлении в сигареты в количестве 50 част./млн, однако определенная разница между дымом ароматизированной сигареты и дымом контрольной сигареты начинала ощущаться уже при количестве ароматизатора, равном 25 част./млн.

По результатам такого сенсорного анализа было установлено, что для того, чтобы запах побочной струи дыма не зависел от запаха основной струи дыма, соотношение между концентрациями масла из перечной мяты в побочной и основной струях дыма должно превышать 400:1. При этом, однако, ощущение свежести и наличие в побочной струе дыма запаха мяты нельзя объяснить только наличием в сигарете масла из перечной мяты, поскольку в обычных сигаретах на эти свойства побочной струи дыма определенное влияние оказывает и запах основной струи дыма.

Пример 9

Один из путей, позволяющих решить проблему, связанную с влиянием запаха основной струи дыма на запах побочной струи дыма, состоит в вентиляции сигареты. Вентиляция сигареты снижает порог, при котором в дыме сигареты начинает ощущаться запах ароматизатора, что в свою очередь изменяет соотношение ПС/ОС, необходимое для появления в побочной струе дыма запаха ароматизатора.

При проведении экспериментов в этом примере измеряли соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма сигарет марки State Express 555 и марки State Express 555 Lights. На наружную поверхность сигаретной бумаги наносили покрытие из масла из кудрявой мяты. Степень вентиляции сигарет марки State Express 555 Lights составляла 29%. Табачные мешки в сигаретах обеих марок были идентичными. Соотношение между концентрациями ароматизатора в побочной и основной струях дыма обычных сигарет составляло 1,6:1, а у легких сигарет (марки Lights) составляло 2,13:1.

Аналогичным образом испытывали сигареты с американской табачной мешкой и с нанесенным на наружную поверхность сигарет маслом из кудрявой мяты. У сигарет без вентиляции соотношение ПС/ОС составляло 2,64:1, а у сигарет с низким содержанием смол (2,8 мг) и уровнем вентиляции, равным 65%, составляло 3,89:1.

Полученные в этих экспериментах результаты убедительно свидетельствуют о том, что вентиляция сигарет с нанесенным на них в виде покрытия некапсулированным ароматизатором заметно повышает соотношение ПС/ОС у сигарет каждого типа.