Патент на изобретение №2391029

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСНОВНОГО ПОТОКА ТАБАЧНОГО ДЫМА И КУРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу обработки основного потока табачного дыма и к курительному устройству. Курительное устройство содержит секцию, заполненную катализатором, содержащим окислительный катализатор, посредством которого можно выборочно удалять угарный газ относительно никотина из компонентов основного потока табачного дыма, в которую вводят основной поток табачного дыма, и нагревательное средство для нагревания секции, заполненной катализатором. Техническим результатом изобретения является создание способа обработки основного потока табачного дыма и курительного устройства, посредством которых можно выборочно удалять угарный газ из основного потока табачного дыма. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Настоящее изобретение относится к способу обработки основного потока табачного дыма и к курительному устройству.

Традиционно в фильтр добавляют различные абсорбенты и модификаторы для удаления вредных веществ, присутствующих в табачном дыме.

Кроме того, известно курительное изделие, содержащее стержень из курительного материала и фильтрующую секцию, присоединенную к стержню и содержащую средства для захвата твердых частиц в зоне фильтрации дыма, образующегося при курении стержня из курительного материала, и средства нагревания зоны фильтрации, чтобы удерживать в фильтре нелетучие частицы и выпускать из фильтра (полу)летучие компоненты (см. опубликованную заявку Японии 4-262773).

Однако до сих пор не было эффективных средств для выборочного удаления угарного газа (оксида углерода) из основного потока табачного дыма.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа обработки основного потока табачного дыма и курительного устройства, посредством которых можно выборочно удалять угарный газ, присутствующий в основном потоке табачного дыма.

Способ обработки основного потока табачного дыма согласно изобретению предусматривает: введение основного потока табачного дыма в нагретую секцию, заполненную катализатором, содержащим окислительный катализатор, содержащий оксид меди, и выборочное удаление угарного газа относительно никотина из компонентов, присутствующих в основном потоке табачного дыма.

В способе по изобретению заполненную катализатором секцию предпочтительно нагревают до температуры в диапазоне от 200°C до 350°C.

Курительное устройство согласно другому аспекту настоящего изобретения содержит: секцию, заполненную катализатором, содержащим окислительный катализатор, посредством которого можно выборочно удалять угарный газ относительно никотина среди компонентов, присутствующих в основном потоке табачного дыма, в которую вводят основной поток табачного дыма; и нагревательное средство для нагревания заполненной катализатором секции.

Окислительный катализатор для курительного устройства по изобретению выбирают из группы, состоящей из Hopcalite (зарегистрированный товарный знак), CuO/ZnO, CuO/ZnО₂ и CuO/CeО₂. Кроме того, для нагревания заполненной катализатором секции используют нагревательное средство, посредством которого ее нагревают до температуры предпочтительно в диапазоне от 200°C до 350°C, более предпочтительно – в диапазоне от 200°C до 280°C.

Курительное устройство по изобретению может содержать охлаждающую секцию, посредством которой охлаждают основной поток табачного дыма, и/или фильтрующий материал, посредством которого задерживают смолу в задней части заполненной катализатором секции.

Таким образом, изобретение предлагает способ обработки основного потока табачного дыма и курительное устройство, посредством которых можно выборочно удалять угарный газ, присутствующий в основном потоке табачного дыма.

Фиг.1 – схематичный вид сигареты, прикрепленной к курительному устройству согласно варианту выполнения изобретения;

Фиг.2 – диаграмма, на которой показаны выборочные коэффициенты фильтрации никотина относительно CO при использовании различных каталитических нейтрализаторов;

Фиг.3 – диаграмма зависимости изменения интенсивности доставки никотина, CO и NO от температуры Hopcalite.

Примеры осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на чертежи.

На Фиг.1 представлен схематичный вид устройства, созданного для проведения экспериментов в состоянии, при котором сигарета прикреплена к курительному устройству согласно примеру выполнения. Как показано на Фиг.1, один сигаретный стержень 10 прикреплен по ходу перед курительным устройством 1, и автоматическая курительная установка 20 присоединена к мундштучному концу курительного устройства 1. Курительное устройство 1 содержит: секцию 4, заполненную окислительным катализатором 3; нержавеющую трубку 2, заполненную стекловолокном (от 110 мг до 130 мг), и фильтрующий материал 7, посредством которого задерживают смолу. Нагреватель 5, служащий в качестве нагревательного средства, установлен вокруг секции 4, заполненной катализатором. Первая охлаждающая секция 6 установлена вокруг нержавеющей трубки 2, заполненной стекловолокном. Вторая охлаждающая секция 8 установлена вокруг фильтрующего материала 7.

Посредством вышеописанного устройства определяли компоненты газовой фазы в основном потоке табачного дыма, пропускаемого через курительное устройство 1, выполняя следующие экспериментальные процедуры.

(1) Измерение количества CO, CО₂ и О₂

Секция 4, заполненная катализатором, содержала 200 мг каталитического нейтрализатора и была укрыта нержавеющей сеткой. Секцию 4, заполненную катализатором, нагревали посредством нагревателя 5 до предварительно заданной в эксперименте температуры, а затем оставляли на 30 минут. После этого проверяли установку на отсутствие утечки; алюминиевая емкость была присоединена к автоматической курительной установке 20 для введения воздуха для разбавления. Введение воздуха для разбавления требовалось для определения количества газа, которое необходимо для определения количества CO. Один коммерчески реализуемый сигаретный стержень 10 «выкуривали» при расходе 17,5 мл за две секунды. Выполняли семь затяжек и одну очищающую затяжку. Вводимый воздух для разбавления и основной поток табачного дыма, образовывавшийся при автоматическом курении, собирали в одну емкость. Количество CO, CО₂ и О₂ определяли портативным газоанализатором (компании Horiba, Ltd.). Вышеупомянутый эксперимент повторяли дважды для определения средней величины.

(2) Измерение количества NO и NO_x

Секция 4, заполненная катализатором, содержала 200 мг каталитического нейтрализатора и была укрыта нержавеющей сеткой. Секцию 4, заполненную катализатором, нагревали посредством нагревателя 5 до предварительно заданной в эксперименте температуры, а затем оставляли на 30 минут. Восемь алюминиевых емкостей подготавливали для одного эксперимента (для семи затяжек и одной очищающей затяжки) для сбора дыма при каждой затяжке. После этого проверяли установку на отсутствие утечки; устанавливали другую алюминиевую емкость, подготовленную отдельно, содержавшую воздух для разбавления. Один коммерчески реализуемый сигаретный стержень 10 «выкуривали» при расходе 17,5 мл за две секунды. Выполняли семь затяжек и одну очищающую затяжку, но при этом заменяли емкость при каждой затяжке. Количество NO и NO_x в собранном газе в каждой емкости определяли портативным газоанализатором (компании Horiba, Ltd.). Вышеупомянутый эксперимент повторяли дважды для определения средней величины.

Использовали каталитические нейтрализаторы: Hopcalite (MnО₂-CuO), CuO/ZnO, CuO/ZnО₂, MnO/Fe₂О₃, ZrО₂, ZrО₂/CeО₂, CuO/CeО₂ или Cu, CuO/CeО₂ (каждое вещество было измельчено, размер зерна составлял от 0,5 мм до 2,0 мм). Эксперимент выполняли, нагревая секцию 4, заполненную катализатором, до 350°C, и определяли выборочные коэффициенты фильтрации компонентов собранного газа.

Выборочные коэффициенты фильтрации определяли следующим образом. Принимали, что количество компонента, поступавшего из одного сигаретного стержня (без курительного устройства), составляло A_in, а количество компонента, поступавшего из курительного устройства (когда курительное устройство было присоединено к одному сигаретному стержню), составляло A_out, интенсивность доставки (1-E)_А компонента представлялась следующим выражением: (1-E)_А = А_out/A_in. Здесь выборочный коэффициент фильтрации S_B/А между компонентом А (например, CO) и компонентом B (например, никотином) представляется следующим выражением:

S_B/А = (1-E)_B/(1-E)_А

В Таблице 1 и на Фиг.2 представлены результаты.

Как показано в Таблице 1 и на Фиг.2, в случае использования Hopcalite, CuO/ZnO, CuO/ZnO₂ или CuO/CeO₂ в качестве каталитического нейтрализатора величина «S_Никотин/CO» больше 1 в эксперименте, проводившемся при температуре 350°C, что показывает, что угарный газ выборочно удалялся относительно никотина из компонентов основного потока табачного дыма.

Таблица 1

Далее выполняли эксперименты при различных температурах, используя Hopcalite, который обладал наилучшей выборочной интенсивностью удаления угарного газа относительно никотина, и определяли интенсивность доставки (1-E) CO, NO и никотина из компонентов собранного газа. В Таблице 2 и на Фиг.3 показаны результаты.

Таблица 2

Таблица 2 и Фиг.3 показывают следующее. Когда температура заполненной катализатором секции попадает в диапазон от 200°C до 350°C, величина S_Никотин/CO существенно больше 1, что позволяет хорошо удалять угарный газ выборочно относительно никотина. Однако более предпочтительно поддерживать температуру заполненной катализатором секции в диапазоне от 200°C до 280°C, так как интенсивность доставки NO увеличивается, когда температура превышает 280°C.

Формула изобретения

1. Способ обработки основного потока табачного дыма, отличающийся тем, что предусматривает введение основного потока табачного дыма в нагретую секцию, заполненную окислительным катализатором, содержащим оксид меди, и выборочное удаление угарного газа относительно никотина из компонентов основного потока табачного дыма.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заполненную катализатором секцию нагревают до температуры в диапазоне от 200 до 350°С.

3. Курительное устройство, отличающееся тем, что содержит
секцию, заполненную окислительным катализатором, способным выборочно удалять угарный газ относительно никотина из компонентов табачного дыма, в которую вводят основной поток табачного дыма; и
нагревательное средство для нагревания заполненной катализатором секции.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что окислительный катализатор выбран из группы, состоящей из Hopcalite, CuO/ZnO, CuO/ZnO₂ и CuO/CeO₂.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагревательное средство способно нагревать заполненную катализатором секцию до температуры в диапазоне от 200 до 350°С.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что нагревательное средство способно нагревать заполненную катализатором секцию до температуры в диапазоне от 200 до 280°С.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит охлаждающую секцию, посредством которой охлаждают основной поток табачного дыма, и/или фильтрующий материал, посредством которого задерживают смолу в задней части заполненной катализатором секции.

РИСУНКИ