CN107846963A - 气溶胶生成材料和包括其的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固体气溶胶生成材料，其包含大约5‑35重量%的烟草提取物；大约50‑80重量%的填料；大约10‑35重量%的气溶胶生成剂；和大约2.5‑10重量%的粘合剂；其中重量百分比基于干重量计算。

Description

气溶胶生成材料和包括其的装置

技术领域

本发明涉及在加热时放出气溶胶和/或气体的气溶胶生成材料。

背景技术

在吸烟制品中加热烟草材料以释放该材料中所含的物质并以气溶胶形式递送这些物质。

在许多吸烟制品中，烟草材料的燃烧释放热能，其转而又从烟草材料中释放烟雾气溶胶。燃烧造成各种物理-化学降解过程，其可能是氧化降解、热解、高温合成和蒸馏的组合。但是，通过燃烧生成的热能往往太高，并通常难以控制释放的热量。

在其它吸烟制品中，通过电加热来供热，其提供释放气溶胶所需的热能。

加热不燃烧装置（也称为烟草加热装置或烟草加热产品）是非燃烧型的吸烟制品，其作为常规可燃香烟的替代品而开发。这些装置通过加热烟草材料，合适地通过电加热（尽管也可以使用其它加热手段）使烟草的组分挥发；避免了烟草或挥发物的热解或燃烧。挥发的组分冷凝以形成可吸入的气溶胶。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种固体气溶胶生成材料，其包含大约5-35重量%的烟草提取物、大约50-80重量%的填料、大约10-35重量%的气溶胶生成剂和大约2.5-10重量%的粘合剂。

在使用中，加热该气溶胶生成材料以发生可吸入气溶胶和/或气体的至少一次递送。在一些情况下，可以加热该气溶胶生成材料以发生可吸入气溶胶和/或气体的多次递送。

除非另行明确说明，否则本文中描述的所有重量百分比（表示为重量%）基于干重量来计算。所有重量比也基于干重量来计算。基于干重量引述的重量指的是除水之外的全部提取物或浆料或材料，并且可以包括本身在室温和常压下为液体的组分，如甘油。相反，湿重量指的是所有组分，包括水。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料为片材形式。

在一些实施方案中，填料包含无机材料，如碳酸钙、珍珠岩、蛭石、硅藻土、胶态二氧化硅、氧化镁、硫酸镁和碳酸镁。在一些实施方案中，填料包含白垩。在一些情况下，填料包含有机材料，如木浆、纤维素和纤维素衍生物。

在一些实施方案中，气溶胶生成剂包含多元醇，如山梨糖醇、甘油、和二醇，如丙二醇或三乙二醇；非多元醇，如一元醇；高沸点烃；酸，如乳酸；甘油衍生物；酯，如甘油二乙酸酯、甘油三乙酸酯、三乙二醇二乙酸酯、柠檬酸三乙酯或肉豆蔻酸酯，包括肉豆蔻酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯，以及脂族羧酸酯，如硬脂酸甲酯、十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。在一些实施方案中，气溶胶生成剂包含甘油或丙二醇。

在一些实施方案中，粘合剂包含藻酸盐、纤维素或改性纤维素、淀粉或改性淀粉、或天然树胶。在一些实施方案中，粘合剂包含藻酸盐，如藻酸钠、藻酸钙、藻酸钾或藻酸铵。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料是浇铸材料（cast material）。

根据本发明的第二方面，提供了用于通过电加热生成气溶胶的组件，该组件包含如本文中所述的气溶胶生成材料和电阻加热元件，其中该电阻加热元件至少部分包埋在气溶胶生成材料中。

根据本发明的第三方面，提供了用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置，该装置包含如本文中所述的气溶胶生成材料和在使用时使组分挥发以形成气溶胶和/或气体的加热工具。

在一些实施方案中，加热工具是电加热工具。在一些实施方案中，电加热工具是电阻加热元件。

在一些实施方案中，加热工具至少部分包埋在气溶胶生成材料中。

在一些实施方案中，用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置包括如本文中所述的用于通过电加热生成气溶胶的组件。

在一些实施方案中，该装置是烟草加热产品（也称为加热不燃烧装置或烟草加热装置）。

根据本发明的第四方面，提供了用于形成如本文中所述的气溶胶生成材料的浆料，其包含水、大约5-35重量%的烟草提取物、大约50-80重量%的填料、大约10-35重量%的气溶胶生成剂和大约2.5-10重量%的粘合剂。

根据本发明的第五方面，提供了制造如本文中所述的气溶胶生成材料的方法。该方法包括以下步骤：（a）提供包含气溶胶生成材料的组分和水的浆料，（b）浇铸、挤出或喷洒浆料，和（c）干燥浆料以形成固体气溶胶生成材料。

根据本发明的第六方面，提供了如本文中所述的气溶胶生成材料、如本文中所述的组件或如本文中所述的装置用于生成气溶胶和/或气体的用途。

在它们相容的程度内，本发明的各方面的任选或优选的特征可以与本文中限定的本发明的其它方面结合。具体而言，本文中描述的气溶胶生成材料的特征可以适用于用于生成气溶胶的组件、用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置、用于制造气溶胶生成材料的浆料和制造气溶胶生成材料的方法，并且反之亦然。

本发明的其它特征和优点将由仅以实例方式给出的本发明的优选实施方案的以下描述而变得明显。

发明详述

本发明涉及可以加热以放出可吸入气溶胶的气溶胶生成材料，并涉及并入其的装置。

更具体而言，本发明提供了一种固体气溶胶生成材料，其包含大约5-35重量%的烟草提取物、大约50-80重量%的填料、大约10-35重量%的气溶胶生成剂和大约2.5-10重量%的粘合剂。

本发明还提供了通过电加热生成气溶胶的组件，其包含如本文中所述的气溶胶生成材料和电阻加热元件，其中该电阻加热元件至少部分包埋在气溶胶生成材料中。

本发明还提供了用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置，该装置包含如本文中所述的气溶胶生成材料。在一些实施方案中，该装置包括如本文中所述的用于生成气溶胶的组件。

本发明人已经发现，在气溶胶生成材料中必须包含特定量的各种组分。如下文中详细描述的那样，气溶胶生成材料通常是浇铸或挤出的材料，合适地由组成组分的浆料形成。如果成分的相对比例不正确的话，则粘合剂可能胶凝，浆料固含量可能过高和/或浆料可能太过粘稠（或者相反，不够粘稠），由此阻碍浇铸或挤出。此外，本文中限定的气溶胶生成材料产生具有可接受的特性（如味道和密度）的气溶胶，同时有效且高效地形成气溶胶。

烟草提取物

气溶胶生成材料包含烟草提取物。烟草提取物是通过包括用溶剂处理烟草，并可以进一步包括其它处理步骤（如浓缩）的方法获得的烟草组合物。该提取物可以通过处理任何合适的烟草，如单料烟草或混合烟草、烟丝或全叶（包括弗吉尼亚烟草和/或白肋烟草和/或东方烟草）来形成。

固体气溶胶生成材料包含大约5-35重量%的烟草提取物。在一些实施方案中，气溶胶生成材料包含5-25重量%、5-20重量%、10-20重量%或10-15重量%的烟草提取物。在一些实施方案中，其可以包含至少大约5重量%、7重量%、10重量%或12重量%的烟草提取物。在一些实施方案中，其可以包含少于大约35重量%、25重量%、20重量%、18重量%或15重量%的烟草提取物。在一些实施方案中，固体气溶胶生成材料包含大约12重量%的烟草提取物。

在一些实施方案中，烟草提取物可以通过包括用水处理烟草的方法来获得。在一些实施方案中，用水处理烟草可以包括向烟草中添加水，将所得的水基液体提取物与烟草原料的不溶性部分分离，并任选除去过量的水以形成烟草提取物。可以采用任何合适的过滤方法，如离心固体过滤或真空流化床过滤。可以采用任何合适的蒸发浓缩方法，如真空旋转盘、真空降膜或升膜蒸发。包括喷雾干燥或冷冻干燥的技术也可用于减少/去除水含量。这样的方法是过滤和蒸发浓缩领域的技术人员已知的。

在一些实施方案中，烟草提取物可以通过包括改变溶液pH的步骤的方法来获得。在一些实施方案中，烟草提取物的pH可以是大于或等于大约6、6.5、7、7.5、8或9。在一些情况下，烟草提取物的pH为小于或等于大约10.5、10或9.5。在一些实施方案中，烟草提取物的pH为大于或等于大约7。在一些实施方案中，烟草提取物的pH为大约7。改变溶液pH的步骤可以包括向该溶液中添加碱性材料，合适地为碳酸盐，如碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或碳酸钙，以提高pH。在一些实施方案中，水提取物溶液是酸性的（pH为大约5.2），并在添加金属碳酸盐时，调节pH以获得pH大于或等于大约7的烟草提取物溶液。本发明人已经发现，具有在所要求保护的范围内的pH的烟草提取物在添加到浆料中时减少了过度胶凝，获得了易于加工成均匀的气溶胶生成材料的可混合浆料。浆料粘度使得该浆料可容易地浇铸或挤出。如果烟草提取物的pH过于酸性，则浆料的pH可能下降，导致金属离子（如来自白垩的钙离子）的溶剂化，这转而又导致过度的胶凝。

在一些实施方案中，烟草提取物可以通过包括使用超临界流体，例如超临界二氧化碳提取的方法来获得。在一些其它实施方案中，烟草提取物可以通过包括用溶剂提取的方法来获得，该溶剂可以包含多元醇或其它合适的沸点较高的液体。在一些情况下，提取溶剂可以包含甘油和/或丙二醇（以及任选包含水）。

在一些实施方案中，烟草提取物可以通过包括去除某些物质或降低其浓度的步骤的方法来制备。例如，烟草提取物可以用膨润土处理以降低蛋白质含量，和/或用交联聚乙烯基吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone）处理以降低多酚含量。

在一些实施方案中，烟草提取物可以通过包括添加一种或多种物质或提高其浓度的步骤的方法来制备。在这些实施方案的一部分中，例如可以添加气溶胶生成剂和/或调味剂（flavourants）。

在本发明的装置中的气溶胶生成材料中包含的烟草提取物可以具有任何合适的化学组成。烟草提取物的固含量可以是基于湿重量（包括水的总重量）计至少大约2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、75%、80%、85%、90%或95%。烟草提取物可以具有5至9、合适地为6至8、6.5至7.5或大约7的pH。

填料

气溶胶生成材料包含填料。该填料可以合适地包含一种或多种无机填料材料，其包括但不限于：碳酸钙、珍珠岩、蛭石、硅藻土、胶态二氧化硅、氧化镁、硫酸镁、碳酸镁，和合适的无机吸附剂，如分子筛。白垩是特别合适的。在一些情况下，填料可以包含一种或多种有机填料材料，其包括但不限于：木浆、纤维素和纤维素衍生物。

可以选择填料材料以实现一个或多个目的。在一些实施方案中，其可以充当气溶胶生成材料中的其它物质的吸附剂和/或载体。在一些实施方案中，其可以充当吸附其它物质的结构（在加热时释放它们之前）。在一些实施方案中，其可以充当气溶胶生成剂（如甘油）和/或影响加热时生成的气溶胶的感官特性的任何其它物质的吸附剂和/或载体。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料中可以包含无机填料材料以提供附加的强度。在一些实施方案中，可以包含无机填料材料以帮助将烟草提取物保留在气溶胶生成材料内并提供具有适于后继处理/利用的强度的气溶胶生成材料。

气溶胶生成材料包含大约50-80重量%的填料，合适地为无机填料材料。在一些实施方案中，气溶胶生成材料包含60-80重量%或65-75重量%的填料。在一些实施方案中，其可以包含至少大约50重量%、55重量%、60重量%、65重量%或67重量%的填料。在一些实施方案中，其可以包含少于大约80重量%、78重量%、75重量%或70重量%的填料。在一些实施方案中，固体气溶胶生成材料包含大约67重量%的填料。在这些实施方案中，填料可以包含白垩、基本上由白垩组成或由白垩组成。

填料材料是赋予固体气溶胶生成材料干稠度所必需的，干稠度意味着可以在下游加工该材料（切碎、混合、轧制、卷曲、成型等等）。如果填料含量过低的话，则气溶胶生成材料无法被加工；该材料通常是发粘或粘性的。此外，本发明人相信，填料材料，特别是白垩，提高了气溶胶生成材料的强度，防止气溶胶生成剂的迁移（即确保均匀的组成）和尽量减少不期望的水吸收（即该材料由此具有较低的吸湿性）。

但是，本发明人还已经确定，如果填料含量过高的话，则难以形成气溶胶生成材料。在一些实施方案中，气溶胶生成材料由浆料形成（如本文中详细讨论的那样），如果填料含量高的话，则浆料因为固含量过高而难以加工。高填料含量使得难以浇铸浆料（尽管挤出可能是可行的）。此外，如果填料含量过高的话，其可能隔绝气溶胶生成材料的挥发性组分，由此必须使用更多能量来形成气溶胶和消耗所有的材料。本发明人已经确定，本文中限定的填料含量提供了这些性质的良好平衡。

气溶胶生成剂

气溶胶生成材料包含气溶胶生成剂。在本文中，“气溶胶生成剂”是促进气溶胶生成的试剂。气溶胶生成剂可以通过促进初始汽化和/或气体冷凝成可吸入固体和/或液体气溶胶来促进气溶胶的生成。在一些实施方案中，气溶胶生成剂可以改善香味（flavour）从气溶胶生成材料中的递送。

任何合适的一种或多种气溶胶生成剂可以包含在本发明的气溶胶生成材料中。合适的气溶胶生成剂包括但不限于：多元醇，如山梨糖醇、甘油、和二醇，如丙二醇或三乙二醇；非多元醇，如一元醇；高沸点烃；酸，如乳酸；甘油衍生物；酯，如甘油二乙酸酯、甘油三乙酸酯、三乙二醇二乙酸酯、柠檬酸三乙酯或肉豆蔻酸酯，包括肉豆蔻酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯，以及脂族羧酸酯，如硬脂酸甲酯、十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。合适地，气溶胶生成剂可以包含甘油、丙二醇、甘油三乙酸酯和/或肉豆蔻酸乙酯、基本上由其组成或由其组成。在一些情况下，气溶胶生成剂可以包含甘油和/或丙二醇、基本上由其组成或由其组成。

固体气溶胶生成材料包含大约10-35重量%的气溶胶生成剂。在一些实施方案中，气溶胶生成材料包含10-30重量%、15-25重量%或15-20重量%的气溶胶生成剂。在一些实施方案中，其可以包含至少大约10重量%、12重量%或15重量%的气溶胶生成剂。在一些实施方案中，其可以包含少于大约35重量%、30重量%、25重量%或20重量%的气溶胶生成剂。

需要最少量的气溶胶生成剂以有效且高效地生成气溶胶。但是，本发明人已经发现，如果气溶胶生成剂的量过高的话，则气溶胶生成材料难以形成。在一些实施方案中，气溶胶生成材料由浆料形成（如本文中详细讨论的那样），如果气溶胶生成剂含量高的话，所得的气溶胶生成材料过于发粘/粘性/吸湿以至于无法加工成消费型产品。本发明人已经确定，本文中限定的气溶胶生成剂含量提供了这些性质的良好平衡。

粘合剂

气溶胶生成材料包含2.5-10重量%的粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂包含藻酸盐、纤维素或改性纤维素、淀粉或改性淀粉、以及天然树胶中的一种或多种。

合适的粘合剂包括但不限于：包含任何合适的阳离子的藻酸盐；纤维素或改性纤维素，如羟丙基纤维素和羧甲基纤维素；淀粉或改性淀粉；多糖，如包含任何合适的阳离子的果胶盐，如果胶酸钠、果胶酸钾、果胶酸钙或果胶酸镁；黄原胶、瓜尔胶和任何其它合适的天然树胶；以及其混合物。在一些实施方案中，粘合剂包含一种或多种藻酸盐、基本上由其组成或由其组成，所述藻酸盐选自藻酸钠、藻酸钙、藻酸钾或藻酸铵。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料包含5-10重量%、6-9重量%、6-8重量%或6-7重量%的粘合剂。在一些实施方案中，其可以包含至少大约2.5重量%、3重量%、4重量%、5重量%或6重量%的粘合剂。在一些实施方案中，其可以包含少于大约10重量%、9重量%、8重量%或7重量%的粘合剂。在一些实施方案中，气溶胶生成材料包含6.2-6.8重量%的粘合剂。在一些实施方案中，气溶胶生成材料含有比粘合剂更多的烟草提取物（干重量）。

粘合剂提高了气溶胶生成材料的韧性或强度。其还提高了用于形成气溶胶生成材料的浆料的粘度，使其能够浇铸或挤出（例如）并保持所需形状。但是，更高的粘合剂含量是不合意的，因为用于形成气溶胶生成材料的浆料可能变得过于粘稠以至于无法浇铸。此外，这样的气溶胶生成材料的成本随粘合剂含量水平而提高。

本发明人还已经发现，烟草提取物对粘合剂（如藻酸盐）的重量比是重要的，因为存在于烟草提取物中的离子可能造成粘合剂过度胶凝，并导致脱水收缩；在所要求保护的重量比下，可以尽量减少过度胶凝和脱水收缩。由此，本发明人已经确定了合适的最大粘合剂含量。

藻酸盐是藻酸的衍生物，且通常是高分子量聚合物（10-600 kDa）。藻酸是用(1,4)-糖苷键连接在一起以形成多糖的β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）单元（嵌段）的共聚物。本发明人已经确定，具有高M单体含量的藻酸盐在与烟草提取物接触时不那么易于发生不期望的胶凝，因此，在使用具有高M单体含量的藻酸盐时，减少了脱水收缩。因此，粘合剂可以包含其中藻酸盐共聚物中的单体单元的至少大约40%、45%、50%、55%、60%或70%为β-D-甘露糖醛酸单元的藻酸盐。

其它任选组分

在一些实施方案中，气溶胶生成材料中可以包含一种或多种其它组分。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料中可以包含附加成分以改善所生成的气溶胶的感官特性。在一些情况下，水、调味剂（flavourings）、肠衣或在性质上可为酸性或碱性的物质可能改变气溶胶的味道、香味和感官影响。在一些实施方案中，这些附加成分可以导致更柔和或香醇的效果。在一些实施方案中，它们可以导致更显著的感官效果。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含水。可以出于任何合适的目的包含水，并且可以包含已经使用任何合适的提纯方法（如反渗透、蒸馏和/或离子交换）提纯过的水。在一些实施方案中，可以包含水以润湿该材料。或者或此外，可以包含水以改变加热时由该材料生成的气溶胶和/或气体的感官特性。

在气溶胶生成材料中可以包含任何合适量的水。例如，在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含基于湿重量计（即按包括水的总组合物的重量计）大约1-25重量%、1-15重量%、3-15重量%、3-10重量%、7-10重量%或大约3-7重量%的水。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含一种或多种化合物以用于降低气溶胶生成材料中的一种或多种其它物质的沸点。在这些实施方案的一部分中，气溶胶生成材料可以包含一种或多种化合物以用于与气溶胶生成材料中的一种或多种其它物质形成共沸物。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含一种或多种调味剂。如本文中所用的术语“调料（flavour）”和“调味剂”指的是在当地法规允许的情况下可用于在供成人消费者使用的产品中产生期望的味道或芳香的材料。

术语“调料”和“调味剂”可以包括提取物（例如甘草、绣球花、日本白皮木兰叶（Japanese white bark magnolia leaf）、洋甘菊、胡芦巴、丁香、薄荷醇、日本薄荷、洋茴香、肉桂、药草、冬青、樱桃、浆果、桃、苹果、杜林标酒（Drambuie）、波旁威士忌（bourbon）、苏格兰威士忌（scotch）、威士忌、留兰香、胡椒薄荷、熏衣草、小豆蔻（cardamon）、芹菜、卡藜、肉豆蔻、檀香木、佛手柑、天竺葵、蜜精（honey essence）、玫瑰油、香草、柠檬油、橙油、桂皮、葛缕子、干邑白兰地（cognac）、茉莉、依兰（ylang-ylang）、鼠尾草、小茴香、多香果、姜、大茴香、胡荽、咖啡或来自薄荷属的任何物种的薄荷油）、增味剂（flavour enhancer）、苦味受体位点阻断剂、感官受体位点活化剂或刺激剂、糖和/或代糖（例如三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜、糖精、甜蜜素、乳糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇或甘露醇）以及其它添加剂，如木炭、叶绿素、矿物质、植物制品（botanical）或口气清新剂。它们可以是人造品（imitation）、合成或天然成分或它们的共混物。它们可以是任何合适的形式，例如油、液体或粉末。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含一种或多种着色剂。在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以被着色以使其类似于常规的可燃香烟的组分。在一些实施方案中，焦糖着色剂可以包含在气溶胶生成材料中。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以包含导热粒子。这些可以改善使用时穿过气溶胶生成材料的传热速率。

在一些实施方案中，除了烟草提取物之外，气溶胶生成材料可以另外包含其它烟草材料，如烟草末、烟草纤维、生切烟丝、挤压烟草、烟梗和/或再造烟叶。

用于生成气溶胶的组件

通过电加热生成气溶胶的组件包含本文中描述的气溶胶生成材料和电阻加热元件，其中该加热元件至少部分包埋在气溶胶生成材料中。

“电阻加热元件”指的是在向该元件施加电流时，元件中的电阻将电能转换成加热气溶胶生成材料的热能。

加热元件可以是丝网、线圈或多根导线的形式。

加热元件可以包含金属或金属合金。金属是电和热能的优良导体。合适的金属包括但不限于：铜、铝、铂、钨、金、银和钛。合适的金属合金包括但不限于：镍铬合金和不锈钢。

用于生成气溶胶的组件可以通过将浆料浇铸、挤出或喷洒到加热元件上来形成，该浆料包含气溶胶生成材料的组分和水。该组件可以为片材形式。

用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置

该装置包含如本文中所述的气溶胶生成材料和在使用时使组分挥发以形成气溶胶和/或气体的加热工具。

在一些实施方案中，加热工具是电加热工具。在一些实施方案中，加热工具至少部分包埋在气溶胶生成材料中。在一些实施方案中，电加热工具是电阻加热元件。

在一些实施方案中，该装置包括如本文中所述的用于生成气溶胶的组件。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料的加热不会导致该材料的任何显著燃烧。在一些实施方案中，加热不会或基本上不会导致气溶胶生成材料的燃烧。在一些实施方案中，该装置是加热不燃烧装置，也称为烟草加热装置或烟草加热产品。这样的装置是非燃烧型的吸烟制品，其作为常规可燃香烟的替代品而开发。这些装置通过加热烟草材料来使烟草的组分挥发；避免了烟草或挥发物的热解或燃烧。挥发的组分冷凝以形成可吸入的气溶胶。该气溶胶通常包含水、润湿剂、烟碱和任选地其它烟草组分，如调料和芳香成分（aromas）。由此，在一些实施方案中，该装置是其中加热烟草以使组分挥发而不会造成烟草的热解或燃烧的装置。

在吸烟制品中使用电来加热气溶胶生成材料具有许多优点。特别是其具有超出采用燃烧的许多优点。燃烧是通过相互作用的物理-化学过程（这可以包括氧化降解、热解、高温合成和蒸馏）的组合生成气溶胶的复杂过程。其通常导致生成复杂的气溶胶。例如，由包含烟草的可燃吸烟制品生成的烟雾是超过5000种已识别成分的复杂的动态混合物。燃烧的放热过程可以是自维持的，并可产生足以使可燃基质降解的生热率和热输出量。在一些情况下，该基质可以完全降解成可能包含无机不可燃材料的灰渣。由于燃烧的放热反应，在燃烧的香烟中可以达到非常高的温度。在抽吸香烟之间（抽吸间的阴燃期），香烟烟支中的燃烧区中心可以达到高达800℃的温度。在抽吸香烟的过程中，香烟烟支中的燃烧区周边可以达到高达910℃的温度。

使用电阻加热系统（如一些热不燃烧装置，也称为烟草加热产品或烟草加热装置）是有利的，因为与采用燃烧生热相比，更容易控制生热率并更容易生成较低水平的热。在一些实施方案中，该装置包括致动器，这使得使用者能够启动电加热。

电加热系统的使用因此使得能够更好地控制由气溶胶生成材料生成气溶胶和/或气体。此外，其使得能够在不发生燃烧的情况下生成气溶胶和/或气体，而不是通过燃烧性降解。电加热系统还可以促进由本质上不可燃的材料，如无机吸附剂与加热时生成气溶胶和/或气体的成分一起生成气溶胶和/或气体。

在一些实施方案中，本发明的装置能够提供气溶胶和/或气体的多次递送或多个剂量。这意味着可以加热气溶胶生成材料以产生足够的气溶胶和/或气体，以便使得能够多次抽吸。这可通过将气溶胶生成材料加热足以产生适于多次递送的一定量的气溶胶和/或气体的时间段来实现。在一些实施方案中，这可能涉及持续加热气溶胶生成材料。或者，这可能涉及加热气溶胶生成材料的连续、较短的时间段，任选各时间段产生单次递送或单个剂量的气溶胶和/或气体。

在一些实施方案中，该装置能够将气溶胶生成材料加热到足以显著提高气溶胶生成材料中物质的蒸发和/或升华的速率，但不足以引发燃烧的温度。当该装置是加热不燃烧装置时，情况可能是这样。在一些其它实施方案中，该装置能够将气溶胶生成材料加热到足以引发燃烧的温度。当该装置是可燃装置时，情况可能是这样。

在一些实施方案中，该装置可以经配置以将气溶胶生成材料加热到大约50-400℃、100-350℃、150-350℃、150-330℃或180-300℃的温度。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料可以设置在盒中，该盒可能可插入到该装置中。在这些实施方案的一部分中，该盒可能是可更换的。在一些实施方案中，该盒可以以任何合适的方式与气溶胶生成装置的其它部分结合。在一些实施方案中，其可以通过摩擦配合和/或螺纹配合和/或压配合连接到该装置的其它部分上。

制造气溶胶生成材料的方法

在一些实施方案中，气溶胶生成材料由浆料制成，该浆料包含气溶胶生成材料的组分和水。在一些实施方案中，将浆料挤出或浇铸，并随后干燥以形成气溶胶生成材料。在替代实施方案中，可以将浆料喷洒并随后干燥以形成气溶胶生成材料。在一些实施方案中，制造气溶胶生成材料的方法还包括制造浆料的初始步骤。

为了形成浆料，气溶胶生成材料的组分可以以任何合适的次序添加。在一些实施方案中，浆料在添加其组分期间和/或之后可以进行混合，并且在这些实施方案中可以进行持续任何合适时长的混合。浆料进行混合的时长取决于其组成和量，并因此可能改变。在一些实施方案中，浆料可以按需进行混合以便使该浆料的组成基本均匀，并确保该浆料具有浇铸所需的流动和粘度特性。

用于形成本文中定义的气溶胶生成材料的浆料的相分离在本文中限定的烟草提取物对粘合剂的重量比下是最小的。在低粘合剂浓度下，本发明人已经观察到水从浆料中分离。由此，本发明人已经确定，如本文中所限定的最小粘合剂量是必需的。本发明人还已经确定，粘合剂对水的重量比在减少/最小化或防止脱水收缩方面是重要的。

浆料中烟草提取物对粘合剂的湿重量比可以为大约10:1至大约2:1，合适地为大约6:1至大约3:1。水（包括存在于其它组分中的水，如在烟草提取物中用作溶剂的水）对粘合剂的重量比可以为大约100:1、80:1或75:1至大约50:1、30:1或25:1。

在一些实施方案中，本发明的方法包括获得如上所述的烟草提取物的步骤。所得烟草提取物可以添加到浆料中。

在一些实施方案中，制造浆料的方法可以包括以下步骤：（1）混合甘油和粘合剂，（2）添加水并混合，（3）添加填料并混合，（4）添加烟草提取物并混合以形成顺滑（smooth）的浆料。添加烟草提取物后的混合通常是高剪切混合。在其中粘合剂为固体的实施方案中，步骤（1）产生粘合剂在气溶胶生成剂中的分散体/悬浮液。

在一些实施方案中，制造浆料的方法可以包括以下步骤：（1）向水中添加粘合剂并混合，（2）添加气溶胶生成剂并混合，（3）添加填料并混合，和（4）添加烟草提取物并充分混合以形成顺滑的浆料。

在一些实施方案中，气溶胶生成材料的浆料可以通过包括添加一种或多种添加剂（如调味剂或着色剂）的过程来形成。

浆料可以在浇铸板或带式浇铸机的带上浇铸成片材。在一些实施方案中，浆料可以浇铸以使得片材具有大致均匀的厚度或深度；流延刀可用于确保均匀的厚度。在一些实施方案中，浇铸片材可以具有大约0.5-6 mm、0.6-5 mm、0.7-4 mm、0.8-3 mm、0.9-2.5 mm或1-2 mm的厚度或深度。在一些实施方案中，浆料可以浇铸至具有大约2 mm或大约1 mm的厚度或深度。

在例如通过浇铸或挤出成型后，可以使用任何合适的干燥方法将该浆料干燥。在一些实施方案中，浆料可以在室温（即大约20-25℃）下干燥。在一些实施方案中，浆料可以加温以影响干燥。在一些实施方案中，浆料可以在温热的空气中（即在烘箱中）干燥。在一些实施方案中，湿浆料停留在其上的板或带可以加温以影响干燥。在其中使浆料升温的实施方案中，该浆料可以在任何合适的温度下干燥任何合适的时长。在一些实施方案中，浆料可以在大约30-120℃、70-110℃、60-100℃、40-75℃、45-60℃或45-55℃的温度下干燥。

浇铸片材可以通过任何合适的方法从浇铸板或带式浇铸机的带上移除。在一些情况下，在施加力时简单地分离片材与板/带。在一些情况下，可以使用进入结构与板之间的空间的物件，如刀片或刮板（“刮刀”）来移除片材。或者或此外，可以通过提高结构与板之间的接触点的温度来移除该结构。在一些这样的实施方案中，可以使用蒸汽从板上移除该结构，蒸汽除了提高结构与板之间的接触点的温度之外，还导致水被气溶胶生成材料吸收，这有助于其移除。

在一些实施方案中，在从板上移除后可以对片材进行调理。在一些实施方案中，片材可以在大约20-25℃，如大约22℃的温度下进行调理。或者或此外，组件可以在具有大约50-80%，如大约60%的相对湿度的空气中进行调理。通常，在22℃和60%的相对湿度下进行调理，持续一段适当的时间，例如48小时。

在一些实施方案中，在将其并入本发明的装置中之前，该组件可以随后在低于室温的温度（例如4-20℃）下和在任何合适的湿度下储存（例如在密封容器中）任意合适的时长。

在一些实施方案中，浆料可以浇铸、挤出或喷洒到电阻加热元件上，以使得在干燥该浆料时，电阻加热元件至少部分包埋在气溶胶生成材料中。

在形成合适的消费品以及任选并入本发明的装置中之前，所形成的气溶胶生成材料可以轧制、切割、切碎、混合或施以其它工艺。

现在将参照实施例来说明本发明。这些实施例仅用于说明的目的，且不以任何方式限制本发明的范围。

实施例

“固体”和“固含量”指的是除水之外提取物或浆料的整体，可以包括本身在室温和常压下为液体的组分，如甘油。

术语“湿重基础”（WWB）指的是对于包括水的材料重量计算的成分浓度数据；“干重基础”（DWB）指的是对于在水含量方面进行修正的材料重量的成分浓度数据。在干重基础上引述的重量可以包括本身在室温和常压下为液体的组分，如甘油。

在实施例中，反渗透[RO]品质水指的是软化水，其另外通过反渗透进行提纯。

实施例1：烟草提取和提取物组成

在温和搅拌下，用80千克水（RO品质）在60℃下将七个批次的全叶白肋烟草（每批次4.5千克）提取25-30分钟。将所得混合物过滤并离心，采用蒸发浓缩工艺将合并的所得提取物（480升）浓缩至41.1%固含量（在本文中，“固含量”是指水提取物的非水部分）。表1显示了所得烟草提取物的组成。

表1：烟草提取物的组成

成分	重量%
		固含量	41.1
烟碱	3.37

烟碱值是指水性烟草提取物（包括水）的绝对烟碱含量。[换句话说，其在湿重基础上引述]。

浓缩提取物的密度为1.21 g/cm³。

在该过程后，获得9.12千克浓缩提取物，将其在-18℃下储存直到需要的时候。

实施例2：气溶胶生成材料–制造程序与组成

将水（756克——经反渗透提纯）放置在高剪切混合机中。在混合的同时，缓慢加入藻酸钠粉末（15.01克），确保均匀混合和充分水合成顺滑、粘稠的液体。在连续混合下向高剪切混合机中加入甘油（24.99克）。随后在连续的高剪切混合下以缓慢的粉末料流形式加入白垩（156.99克）。最后，在连续的高剪切混合下加入烟草提取物（61.26克，根据实施例1制备），直到形成顺滑的、自由流动的浆料。

在形成顺滑的、自由流动的浆料后，该材料准备用于浇铸成片材。

随后使用流延刀将浆料以2毫米厚度浇铸到不锈钢浇铸板上。这提供了恒定厚度的浆料，随后将其干燥。干燥可以通过在环境条件下空气干燥大约24小时或在大约45-55℃下的烘箱中0.5-5小时（用于减少挥发物损失的最短时间）来实现。随后将经干燥的片材从板上移除并在22℃和60%的相对湿度（RH）下暴露48小时以进行调理。在一些情况下，使用“刮刀”将经干燥的片材从浇铸板上切下。

分析所得气溶胶生成材料的水、烟碱和甘油含量，结果显示在表2中。

表2：气溶胶生成材料的分析

备注：WWB：湿重基础（对于包括水含量的材料重量计算的数据）；DWB：干重基础（对于水含量进行修正）。

实施例3：气溶胶生成

根据实施例2制备的气溶胶生成材料的三个样品与电阻加热元件接触来加热。分析所得气溶胶。

表3显示了由此进行一些实验的气溶胶组成。

表3：所得气溶胶组成

下表4显示了加热后烟碱和甘油从气溶胶生成材料到气溶胶的百分比转移。

表4：所选物质形成气溶胶的百分比转移

实施例4：烟草提取和提取物组成

在温和搅拌下，用80千克水（RO品质）在60℃下将七个批次的全叶弗吉尼亚烟草（每批次4.5千克）提取25-30分钟。将所得混合物过滤并离心，采用蒸发浓缩工艺将合并的所得提取物（500升）浓缩至49.6%固含量（在本文中，“固含量”是指水提取物的非水部分）。表5显示了所得烟草提取物的组成。

表5：烟草提取物的组成

成分	重量%
		固含量	49.6
烟碱	3.63

烟碱值是指水性烟草提取物（包括水）的绝对烟碱含量。[换句话说，其在湿重基础上引述]。

浓缩提取物的密度为1.25 g/cm³。

在该过程后，获得11.68千克浓缩提取物，将其在-18℃下储存直到需要的时候。

实施例5-17

通过以下过程制备这些实施例的气溶胶生成材料：

1. 将藻酸盐粉末与甘油混合。

2. 然后使用Silverson均化器在高速下经~8分钟将藻酸盐-甘油混合物添加到水中；使烧杯保持在装有冰块的冰盒中（以保持混合物冷却，其会因高能混合而升温）。

3. 将白垩添加到藻酸盐-甘油-水混合物中，并使用Silverson均化器在相同的高速下混合~10分钟。

4. 然后添加根据实施例4制备的烟草提取物，并根据藻酸盐类型和浓度进行均化~8-10分钟；均化速度与步骤2和3中相同。

整体上，总制备时间为20至25分钟。

浆料组成显示在下表6中。

表6：浆料组成

实施例编号	藻酸盐重量(g)	白垩重量(g)	甘油重量(g)	*烟草提取物重量(g)
					5	15.00	157.00	35.00	61.32
6	15.00	157.00	35.00	61.32
					7	10.00	162.00	35.00	61.32
8	10.00	162.00	35.00	61.32
					9	15.00	157.00	35.00	61.32
10	10.00	162.00	35.00	61.32
					11	20.00	151.00	35.00	61.32
12	15.00	117.00	35.00	61.32
					13	15.00	77.00	35.00	61.32
14	15.00	37.00	35.00	61.32
					15	20.00	117.00	35.00	61.32
16	20.00	77.00	35.00	61.32
					17	20.00	37.00	35.00	61.32

*在湿重基础上引述烟草提取物重量（即包括水含量）。

将浆料浇铸到金属板上以形成1毫米厚的片材。将浇铸的浆料放入预先设定在45℃下的烘箱（Thermo Scientific Heraeus Oven）中。将浆料干燥成膜，当看到这些膜从板上自剥离时，将这些膜从烘箱中取出并使其冷却至室温。然后在预先设定在20℃和60%相对湿度下的烘箱（Binder装置）中使该片材平衡48小时。

片材成分分析

使用Karl Fischer技术测量平衡片材的水含量。精确称量大约5克的样品到干燥的50毫升容量瓶中并用甲醇填充至标记。将样品和提取溶剂混合30分钟，随后将5毫升提取溶剂注入Karl Fischer设备中。取样品的单一提取物，每个提取物进行3次测量。

通过GC-FID来分析平衡片材的烟碱、丙二醇和甘油。对于每个样品，切下片材的小块用于样品提取。精确称量大约1克的样品到离心管中并加入20毫升HPLC等级的水。将样品在5000 rpm下在水中浸泡2分钟，随后通过PTFE 0.45微米过滤器过滤到用于GC-FID分析的GC小瓶中。每个样品一式两份制备并分析。

结果显示在下表7中。

表7：所形成的片材的水、烟碱和甘油含量

本文中描述的各种实施方案仅为了辅助理解和教导所要求保护的特征而提出。这些实施方案仅以实施方案的代表性样本的形式提供，并且不是详尽的和/或排它的。要理解的是，本文中描述的优点、实施方案、实例、功能、特征、结构和/或其它方面不被视为对如权利要求所限定的本发明范围的限制或对权利要求的等同内容的限制，并在不背离所要求保护的发明的范围的情况下可以采用其它实施方案并且可以作出修改。本发明的各种实施方案可以合适地包含所公开的要素、组分、特征、部件、步骤、手段等的适当组合、由其组成或基本上由其组成。此外，本公开可包括目前没有要求保护但在将来可能要求保护的其它发明。

Claims (17)

1.固体气溶胶生成材料，其包含：

- 大约5-35重量%的烟草提取物；

- 大约50-80重量%的填料；

- 大约10-35重量%的气溶胶生成剂；和

- 大约2.5-10重量%的粘合剂，

其中重量百分比基于干重量计算。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成材料，其为片材形式。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的气溶胶生成材料，其中所述填料是有机材料，如木浆、纤维素和纤维素衍生物，或其中所述填料是无机材料，如碳酸钙、珍珠岩、蛭石、硅藻土、胶态二氧化硅、氧化镁、硫酸镁和碳酸镁。

4.根据权利要求3所述的气溶胶生成材料，其中所述填料包含白垩。

5.根据任意前述权利要求所述的气溶胶生成材料，其中所述气溶胶生成剂包含多元醇，如山梨糖醇、甘油、和二醇，如丙二醇或三乙二醇；非多元醇，如一元醇；高沸点烃；酸，如乳酸；甘油衍生物；酯，如甘油二乙酸酯、甘油三乙酸酯、三乙二醇二乙酸酯、柠檬酸三乙酯或肉豆蔻酸酯，包括肉豆蔻酸乙酯和肉豆蔻酸异丙酯，以及脂族羧酸酯，如硬脂酸甲酯、十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。

6.根据权利要求5所述的气溶胶生成材料，其中所述气溶胶生成剂包含甘油或丙二醇。

7.根据任意前述权利要求所述的气溶胶生成材料，其中所述粘合剂包含藻酸盐、多糖、纤维素或改性纤维素、淀粉或改性淀粉、或天然树胶。

8.根据权利要求7所述的气溶胶生成材料，其中所述粘合剂包含藻酸盐，如藻酸钠、藻酸钙、藻酸钾或藻酸铵。

9.根据任意前述权利要求所述的气溶胶生成材料，其中所述气溶胶生成材料是浇铸材料。

10.用于通过电加热生成气溶胶的组件，所述组件包含根据任意前述权利要求所述的气溶胶生成材料和电阻加热元件，其中所述电阻加热元件至少部分包埋在所述气溶胶生成材料中。

11.用于生成可吸入气溶胶和/或气体的装置，所述装置包含根据权利要求1至9任一项所述的气溶胶生成材料和在使用时使组分挥发以形成气溶胶和/或气体的加热工具。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述加热工具是电加热工具。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述电加热工具是电阻加热元件。

14.根据权利要求11至13任一项所述的装置，其中所述加热工具至少部分包埋在所述气溶胶生成材料中。

15.根据权利要求11至14任一项所述的装置，其中所述装置是烟草加热产品。

16.制造根据权利要求1至9任一项所述的气溶胶生成材料的方法，其包括以下步骤：

（a）提供包含所述气溶胶生成材料的组分和水的浆料；

（b）浇铸、挤出或喷洒所述浆料；和

（c）干燥所述浆料以形成固体气溶胶生成材料。

17.根据权利要求16所述的制造气溶胶生成材料的方法，其还包括制备pH超过大约6的烟草提取物的初始步骤。