用於菸草材料的熱處理方法

2023-12-01 12:13:11 1

專利名稱：用於菸草材料的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及用於處理菸草的方法，特別是可用於熱處理菸草材料的方法。
背景技術：
流行的吸菸製品(例如紙菸)具有大致圓柱條形結構，並且包括由包裝紙圍繞的可抽吸材料如切碎菸草(例如，呈菸絲形式)的裝料、卷或柱，從而形成所謂的「煙條」。通常，紙菸具有與煙條呈端對端關係排列的圓柱形過濾元件。一般而言，過濾元件包括由被稱為「濾嘴卷」的紙材限定的增塑醋酸纖維素絲束。某些紙菸引入具有多個片段的過濾元件，並且這些片段之一可以含有活性木炭顆粒。一般而言，過濾元件採用被稱為「接裝紙(tipping paper) 」的限定包裹材料結合至煙條的一端。還變得有利的是，對接裝材料和濾嘴卷穿孔以提供環境空氣對抽吸的主流煙氣進行稀釋。紙菸由吸菸者通過點燃其一端並且燃燒煙條而進行利用。然後吸菸者通過在紙菸的相反端(例如，過濾端)抽吸而將主流煙氣接納到他的/她的嘴中。 用於紙菸製造的菸草通常以共混形式進行使用。例如，某些流行的菸草共混物(一般被稱作「美國式共混物」)含有烤菸、白肋煙和香料煙(Oriental tobacco)的混合物，並且在許多情況下，含有某些加工過的菸草，如再造菸草和加工過的煙梗。每種類型的菸草在用於製造特定紙菸牌子的菸草共混物中的精確量因牌子而異。然而，對於許多菸草共混物而言，烤菸佔共混物相對較大的比例，而香料煙佔共混物相對較小的比例。參見，例如，《菸草百科全書》(Tobacco Encyclopedia),羅傑斯(Voges)(編輯)第44-45頁(1984),布朗(Browne),《菸草設計》(The Design of Cigarettes),第3版,第43頁(1990)和《菸草的生產、化學和技術》(Tobacco Production, Chemistry and Technology),戴維斯(Davis)等人(編輯)第346頁(1999)。菸草也可以以所謂的「無煙」形式加以享用。特別流行的無煙菸草產品通過將一些形式的加工過的菸草或含菸草的製劑插入使用者的嘴中加以利用。多種類型的無煙菸草產品在如下美國專利號施瓦茲(Schwartz)的I, 376，586、李威(Levi)的3，696，917、皮特滿(Pittman)等人的4, 513, 756、小審沙鉬夫(Sensabaugh, Jr.)等人的4, 528, 993、斯託利(Story)等人的 4，624，269、唐什特(Townsend)的 4，987，907、施拜克爾 III 世(Sprinkle,III)等人的 5, 092, 352 和懷特(White)等人的 5, 387, 416 ;史地奇M (Strickland)等人的美國專利申請公開號2005/0244521 ;安娜皮(Arnarp)等人的PCT WO 04/095959、阿冊立(Atchley)等人的 PCT WO 05/063060、恩格斯通(Engstrom)的 PCT WO 05/004480、巴喬護母(Bjorkholm)的 PCT WO 05/016036，以及奎恩特(Quinter)等人的 PCT WO 05/041699中有述，其各自通過引用併入本文。參見，例如，無煙菸草製劑的類型、成分和加工方法在阿冊立(Atchley)等人的美國專利號6，953，040和阿冊立(Atchley)等人的7，032, 601中有述，其各自通過引用併入本文。一種類型的無煙菸草產品被稱作「鼻煙」。代表性的溼鼻煙產品(一般被稱作「小鼻煙」)類型在歐洲、特別是在瑞典，由或通過諸如Swedish Match AB、Fiedler & LundgrenAB、Gustavus AB>Skandinavisk Tobakskompagni A/S和 Rocker Production AB 公司製造。在美國可得的小鼻煙產品在R. J.雷諾茲菸草公司(R. J. Reynolds Tobacco Company)的商標名Camel Snus Frost,Camel Snus Original和Camel Snus下有售。代表性的無煙菸草產品還在 House of Oliver Twist A/S 的商標名 Oliver Twist ；U. S. Smokeless TobaccoCo.的 Copenhagen、Skoal、SkoalDry> Rooster、RedSeal> Husky 和 Revel ；Philip MorrisUSA 的「taboka」；以及 Conwood Sales Co.』L.P 的 Levi Garrett>Peachy>Taylor> s Pride >Kodiak、Hawken Wintergreen、Grizzly、Dental、Kentucky King 和 Mammoth Cave 下有售。還參見，例如巴以噶羅夫(Bryzgalov)等人，《普通散裝和份裝無煙菸草產品的1N1800生命周期評估、對比生命周期評估》(1N1800 Life Cycle Assessment,Comparative Life CycleAssessment of General Loose and Portion Snus) (2005)。此外，與小鼻煙製造有關的某些質量標準已被彙編為所謂的GothiaTek標準。這些年來，已經提出了多種處理方法和添加劑以改變用於菸草組合物中的菸草材料的綜合特性或性質。例如，有時利用添加劑或處理方法以改變菸草材料的化學或感官性質，或在無煙菸草材料的情況下，以改變由含有菸草材料的吸菸製品產生的主流煙氣的化學或感官性質。在一些情況下，熱處理方法可以用來賦予菸草材料所需的顏色或視覺特性、 賦予菸草材料所需的感官性質，或者賦予菸草材料所需的物理性質或結構。特別地，紙菸煙氣的感官屬性可以通過將調味料引入紙菸的各種組分中得以增強。參見，勒夫因威爾(Leffingwell)等人的《用於香菸產品的菸草香料》(TobaccoFlavoring for Smoking Products),R. J.雷諾茲菸草公司(1972)。示例性的調味添加劑包括薄荷醇和梅拉德(Maillard)反應產物，如吡嗪、氨基糖和愛美多利(Amadori)化合物。用於製備菸草組合物用的加味芳香組合物的各種方法在如下美國專利號路克(Rooker)的3，424，171、路體奇(Luttich)的 3，476，118、小奧博恩(Osborne, Jr.)等人的 4，150，677、羅伯特施(Roberts)等人的4，986，286、懷特(White)等人的5，074，319、懷特(White)等人的 5，099，862、小審沙鉬夫(Sensabaugh, Jr.)的 5，235，992、克勒馬 III 世(Coleman,III)等人的 6，298，858、克勒馬 III 世(Coleman, III)等人的 6，325，860、克勒馬 III 世(Coleman, III)等人的 6，428，624、杜比(Dube)等人的 6，440，223、克勒馬 III 世(Coleman,III)等人的 6，499，489 和懷特(White)等人的 6，591，841 ;克勒馬 III 世(Coleman, III)的美國專利申請公開號2004/0173228和2008年8月14日提交的克勒馬III世(Coleman，III)等人的美國申請系列號12/191，751中有述，其各自以引用方式併入本文。這類方法常常包括向菸草材料施加熱，這可導致形成某些副產物的反應。無煙菸草的感官屬性還可以通過引入某些調味料得以增強。參見，例如如下美國專利申請公開號威廉姆森(Williams)的2002/0162562、威廉姆森(Willams)的2002/0162563、阿冊立等人的2003/0070687、威廉姆森的2004/0020503、布拉斯林(Breslin)等人的 2005/0178398、史地岢嵐(Strickland)等人的 2006/0191548、小霍爾頓(Holton, Jr.)等人的 2007/0062549、小霍爾頓(Holton, Jr.)等人的 2007/0186941、史地岢嵐(Strickland)等人的 2007/0186942、杜比(Dube)等人的 2008/0029110、羅賓森(Robinson)等人的2008/0029116、目阿(Mua)等人的2008/0029117、羅賓森等人的2008/0173317和尼爾森(Neilsen)等人的2008/0209586，其各自以引用方式併入本文。本領域期望提供用於改變可用於吸菸製品或無煙菸草產品的菸草(以及菸草組合物和製劑)的特性和性質的其他方法。
發明概沭本發明提供一種在適於改變菸草材料的性質和特性的添加劑的存在下，例如通過改變菸草材料的感官性能或者改變所得的熱處理產品的化學性來熱處理所述菸草材料的方法。特別地，某些添加劑用來抑制由天冬醯胺與某些還原性糖的反應所產生的反應產物的形成。示例性的添加劑包括胺基酸、結合二價和三價陽離子的組合物、天冬醯胺酶、某些非還原性糖類、某些還原劑、酚類化合物(例如，具有至少一個酚類官能度的化合物)、某些具有至少一個游離硫醇基團或官能度的化合物、氧化劑、氧化催化劑、天然植物提取物(例如，迷迭香提取物)，以及它們的組合。本發明還部分基於認識到，可以控制某些熱處理參數以改變所得的熱處理產品的化學性，例如在加熱步驟過程中維持PH低於約8或減少加熱時間或降低溫度。在一個方面，本發明提供一種熱處理菸草材料的方法，所述方法包括(i)使菸草材料與水和添加劑混合以形成溼潤的菸草混合物，所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、結合二價和三價陽離子的組合物、天冬醯胺酶、某些非還原性糖類、某些還原劑、酚類化合物、某些具有至少一個游離硫醇基團或官能度的化合物、氧化劑、氧化催化劑、天然植物提取物(例如，迷 迭香提取物)，以及它們的組合；Qi)在至少約60°C (例如，至少約80°C或至少約100°C )的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物以形成熱處理的菸草混合物；以及(iii)在諸如吸菸製品或無煙菸草產品的菸草產品中利用所述熱處理的菸草混合物。優選的添加劑包括賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、半胱氨酸、天冬醯胺、氧化劑(例如，過氧化氫或臭氧)、氧化催化劑(例如，二氧化鈦)，以及它們的組合。添加劑的量可以改變，但通常為約0. I乾重％至約10乾重％。熱處理的菸草混合物經常還可以包含諸如食用香料、填料、粘合劑、pH調節劑、緩衝劑、著色劑、分解助劑、抗氧化劑、溼潤劑和防腐劑的其他組分。在另一方面，本發明提供一種製備無煙菸草產品的方法，所述方法包括(i)使菸草材料，諸如水、食用香料、粘合劑和填料的成分，以及添加劑混合以形成溼潤的菸草混合物，所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、結合二價和三價陽離子的組合物、天冬醯胺酶、某些非還原性糖、某些還原劑、酚類化合物、某些具有至少一個游離硫醇基團或官能度的化合物、氧化劑、氧化催化劑、天然植物提取物(例如，迷迭香提取物)，以及它們的組合；(ii)將所述溼潤的菸草混合物成形為所需的產品形狀；以及(iii)在至少約60°C (例如，至少約100°C )的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物，從而提供熱處理工藝步驟並因而產生乾燥的無煙菸草產品。熱處理方法的特徵可以在於菸草組合物中含溼量的變化。例如，溼潤的菸草混合物的含溼量可以按菸草混合物的總重計大於約20重量而乾燥的無煙菸草產品的含溼量可以小於約10重量％。熱處理方法的特徵還可以在於加熱步驟過程中的pH，所述pH可以小於約10. O、小於約8. O、小於約7. 0，或小於約6. 5。所需的產品形狀可具有丸劑、片劑、球、片、幣形(coin)、立方體、珠粒、卵形、扁圓形、豆、棒或條的形式。這類產品形狀能夠以多種方式採用諸如移動帶、夾具、擠出機、造粒裝置、壓實裝置等設備來形成。或者，經處理的菸草材料可以微粒形式來使用。
在一個實施方案中，本發明的方法包括(i)使約10至約60乾重％的菸草材料、最高至約50乾重％的一種或多種填料、約10至約85重量％的水、約5至約30乾重％的一種或多種粘合劑、最高至約10乾重％的一種或多種食用香料和至少約0. I乾重％的添加劑混合以形成溼潤的菸草混合物，所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、結合二價和三價陽離子的組合物、天冬醯胺酶、某些非還原性糖類、某些還原劑、酚類化合物、某些具有至少一個游離硫醇基團或官能度的化合物、氧化劑、氧化催化劑、天然植物提取物(例如，迷迭香提取物)，以及它們的組合；(ii)將所述溼潤的菸草混合物成形為所需的產品形狀；以及(iii)在至少約100°C的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物達一定熱處理時間(例如，至少約15分鐘)以產生含溼量不超過約10重量％的乾燥無煙菸草產品。在又一方面，本發明提供了一種根據本發明的方法製得的熱處理菸草組合物。這種熱處理的組合物的特徵可在於低的丙烯醯胺含量，如丙烯醯胺含量小於約2000ppb、小於約1500ppb、小於約IOOOppb、小於約900ppb、小於約800ppb、小於約700ppb、小於約600ppb、小於約500ppb、小於約400ppb、或小於約300ppb。
在一個實施方案中，本發明提供一種熱處理的無煙菸草組合物，其含有菸草材料、水、食用香料、粘合劑和填料，其中所述熱處理的無煙菸草組合物的丙烯醯胺含量不超過約1500ppb。熱處理的無煙菸草組合物可以具有選自丸劑、片劑、球、片、幣形、立方體、珠粒、卵形、扁圓形、豆、棒和條的預製形狀。熱處理無煙菸草組合物的含溼量通常不超過約10重量％。熱處理的無煙菸草組合物的各個成分的量都可以改變，但在一個實施方案中，所述組合物含有約20至約60乾重％的菸草材料、約20至約50乾重％的一種或多種填料、約5至約20乾重％的一種或多種粘合劑，以及約I至約10乾重％的一種或多種食用香料。發明詳述現在將在下文中更加全面地描述本發明。然而，本發明可以具體表現為多種不同的形式並且不應當解釋為限於本文所述的實施方案；相反地，提供這些實施方案以使本文公開內容將是透徹而完整的，並且將本發明的範圍全面傳達給本領域技術人員。本發明說明書和權利要求書中所用的單數形式「一個」(「a」，「an」)和「該」(「the」)包括複數指代，除非上下文中另外清楚指明。提及「乾重或「按乾重計」是指按幹成分(即，除水之外的所有成分)的重量計。本發明提供一種熱處理菸草組合物和一種用於製備熱處理菸草組合物的方法。本文所用的術語「熱處理菸草組合物」是指含有已在升高的溫度下(例如至少約60°C、更通常至少約100°C的溫度下)熱處理足以使菸草組合物的特性或性質改變的時間(例如至少約10分鐘)的菸草材料的組合物。在一些情況下，熱處理方法改變菸草組合物的化學或感官特性(例如，味道和香氣)。本發明的熱處理方法可以是常規菸草處理方法例如適於形成加味芳香化合物(例如，梅拉德反應產物)的方法、適用於對菸草組合物巴氏殺菌的方法、用於製備菸草包層(casing)產品的方法、再造菸草方法(例如，鑄片和造紙再造菸草方法)、菸草提取方法、改組方法、烤菸方法、蒸汽處理和乾燥方法的改進版本。本發明的熱處理菸草組合物可以用作吸菸製品的添加劑(例如，作為可抽吸共混物的一部分或者作為吸菸製品的填料或包裝紙的添加劑)或者作為無煙菸草組合物，例如鬆散溼鼻咽、鬆散幹鼻煙、嚼煙、丸狀煙塊、擠出或成形煙條、塊、條或棒、細微分割磨粉、細微分割或研磨的粉狀塊和組分的聚集體、薄片狀塊、模製加工的菸草塊、含煙口香糖塊、帶狀膜的卷形物、易溶於水或可水分散的膜或條，或者膠囊狀材料。用於本發明的菸草組合物的菸草可以改變。菸草可以包括諸如烤菸、白肋煙、曬煙(例如，香料煙(Oriental tobacco)或Indian Kurnool)、馬裡蘭煙、深色煙、深色烤菸、暗晾煙(例如，passanda、cubano、jatin 和 bezuki 煙)或亮晾煙(例如，North Wisconsin和galpoa煙)，和黃花(Rustica)煙，以及其他稀少或特製煙或甚至生或未經調製煙。對各種類型的菸草、種植實踐、收穫實踐和調製實踐的說明描述在《菸草的生產、化學性和技術》(Tobacco Production, Chemistry and Technology),戴維斯(Davis)等人(編輯)(1999)中，其通過引用併入本文。還參見，描述在如下美國專利號小審沙鉬夫等人的4，660，577、懷特(White)等人的5，387，416和多米蓋直(Dominguez)等人的6，730，832中的菸草類型，其各自通過引用併入本文。最優選地，菸草材料為已被適當調製並陳化的那些。特別優選的用於調製烤菸的技術和條件描述在內斯特(Nestor)等人,Beitrage Tabakforsch. Int.,
20(2003) 467-475和皮利(Peele)的美國專利號6，895，974中，其各自通過引用併入本文。用於晾煙的代表性技術和條件描述在羅頓(Roton)等人，Beitrage Tabakforsch. Int.,
21(2005)305-320 和施塔夫(Staaf)等人，Beitrage Tabakforsch. Int. , 21 (2005) 321-330中，其各自通過引用併入本文。某些類型的罕有或稀少煙可被曬制。用於改進香料煙的抽吸質量的方式和方法描述在羅森(Lawson)等人的美國專利7，025，066中，其通過引用併入本文。代表性的香料煙包括katerini、prelip、komotini、xanthi和yambol煙。包括暗晾煙在內的菸草組合物描述在馬紹爾(Marshall)等人的美國專利申請公開號2008/0245377中,其通過引用併入本文。在一個實施方案中，菸草材料或其至少一些部分選擇為使得具有天然低水平的天冬醯胺。在某些菸葉中的天冬醯胺含量的代表性範圍通常可以為約0. 2至約0. 7乾重％。某些代表性的梗菸草材料通常含有較低水平的天冬醯胺，例如約0. I至約0. 3乾重％。在吸菸製品或無煙菸草產品中使用的共混形式的代表性菸草材料通常具有約0. I至約0. 4乾重％的天冬醯胺含量。用於本發明的菸草組合物，例如旨在以無煙形式使用的菸草組合物，可以引入單一類型的菸草(例如，以所謂的「普通級(straight grade)」形式)。例如，菸草組合物內的菸草可以僅由烤菸構成(例如，所有的菸草可以由烤菸葉片或者烤菸葉片和烤菸梗的混合物構成，或者由其衍生)。菸草組合物中的菸草也可以具有所謂的「共混」形式。例如，本發明的菸草組合物中的菸草可以包括烤菸、白肋(例如，馬拉威白肋煙)和香料煙的部分或塊的混合物(例如，作為由煙片，或者煙片與煙梗的混合物構成或由其衍生的菸草)。例如，代表性的共混物可以引入按乾重計約30至約70份的白肋煙(例如，葉片，或者葉片和梗)，和約30至約70份的烤菸(例如，梗、葉片，或者葉片和梗)。其他示例性的菸草共混物引入按乾重計約75份烤菸、約15份白肋煙和約10份香料煙；或者約65份烤菸、約25份白肋煙和約10份香料煙；或者約65份烤菸、約10份白肋煙和約25份香料煙。其他示例性的菸草共混物引入約20至約30份香料煙和約70至約80份烤菸。菸草材料可以具有加工過的菸草部分或塊、呈基本天然葉片或梗形式的調製和陳化菸草、菸草提取物、提取的菸草漿(例如，採用水作為溶劑)，或者前述的混合物(例如，組合了提取的菸草漿與顆粒狀的調製和陳化天然菸葉的混合物)形式。在一些實施方案中，有利的是在水中徹底地清洗菸草材料以去除菸草中的一部分天冬醯胺。用於菸草產品的菸草最優選包括菸葉，或者菸葉和煙梗的混合物。優選引入相對於煙梗主要量為菸葉的菸草混合物。最優選地，菸葉和煙梗以未提取的形式使用，即，使得可提取的部分(例如，水溶性部分)以與調製和陳化形式提供的天然菸草可比擬的方式存在於不可提取的部分(例如，煙漿)內。菸草產品中的菸草的一部分可以具有加工過的形式，例如加工過的菸草梗(例如梗絲(cut-rolled stem)、膨脹梗絲或膨化梗絲(cut-puffed stem))，或者體積膨脹的菸草(例如，膨化菸草如乾冰膨脹菸草(DIET))。參見，例如，菸草膨脹方法在如下美國專利號德拉布特(de la Burde)等人的4，340，073、蓋(Guy)等人的5，259，403和坡因德特(Poindexter)等人的5，908，032，以及坡因德特等人的美國專利申請公開號2004/0182404中有述，所有專利和專利申請通過引用併入本文。此外，菸草產品任選還引入已發酵過的菸草。參見，例如，菸草加工技術的類型在阿冊立(Atchley等人的PCT WO 05/063060中有述，其通過引用併入本文。用於本發明中的菸草通常以切碎、研磨、粒狀、細粒狀或粉末形式提供。最優選 地，菸草以平均粒度小於用於所謂的「細微切割」菸草產品中的切碎菸草部分或塊的部分或塊的形式加以利用。通常，確定非常細微分割的菸草顆粒或塊的尺寸以穿過約18泰勒(Tyler)標準篩號的篩，通常確定尺寸以穿過約20泰勒標準篩號的篩，經常確定尺寸以穿過約50泰勒標準篩號的篩，常常確定尺寸以穿過約60泰勒標準篩號的篩，甚至可以確定尺寸以穿過100泰勒標準篩號的篩，並且還可以確定尺寸以穿過200泰勒標準篩號的篩。根據需要，可以使用空氣分級設備以確保可以收集期望尺寸或尺寸範圍的小尺寸菸草顆粒。在一個實施方案中，確定微粒形式的菸草材料的尺寸以穿過18泰勒標準篩號的篩，但是不能穿過60泰勒標準篩號的篩。根據需要，可以將不同尺寸的粒狀菸草塊混合在一起。通常，適用於鼻煙產品的非常細微分割的菸草顆粒或塊具有大於-8泰勒標準篩號、經常為-8至+100泰勒標準篩號、常常為-18至+60泰勒標準篩號的粒度。以細微分割或粉末類型的形式提供菸草的方式可以改變。優選地，使用用於磨削、磨碎等的設備和技術將菸草部分或塊搗碎、研磨或粉碎成粉末形式類型。最優選地，菸草在磨削或研磨過程中為相對乾燥的形式，使用諸如錘磨機、切割頭、氣控磨等設備。例如，當菸草部分或塊的含溼量小於約15重量％至小於約5重量％時，可以將其研磨或磨碎。菸草提取物可用作菸草組合物的組分。可以使用固態形式(例如噴霧乾燥或凍幹形式)、液態形式、半固態形式等等的提取物。示例性的菸草提取物和提取技術例如在如下美國專利號小奧博恩(Osborne, Jr.)等人的4，150，677、富格(Fagg)等人的4，967，771、富格等人的5，005，593、富格的5，148,819以及克拉普(Clapp)等人的5，435，325中有述，所有專利通過引用併入本文。各種菸草提取和再造方法在如下美國專利號富格的5，065，775、牛頓(Newton)的5，360，022和富格的5，131，414中有述，所有專利通過引用併入本文。還參見，菸草提取物處理方法在美國專利號木諾至(Munoz)等人的5，131，415和格至拉-帕拉(Gonzalez-Parra)的5，318，050中有述，二者皆通過引用併入本文。合適的已知再造菸草加工技術例如造紙技術或鑄造型工藝，可以與本發明的方法聯用。參見，例如，造紙法的類型在如下美國專利號圖漢(Tughan)的3，398，754、馬蹄那(Mattina)的 3，847，164、Kite 的 4，131，117、傑金絲(Jenkins)的 4，270，552、馬蹄那的 4，308，877、可瑞提司(Keritsis)的 4，341，228、格拉利(Gellatly)的 4，421，126、格拉利的 4，706，692、託馬森(Thomasson)的 4，962，774、克拉普的 4，941，484、楊(Young)的 4，987，906、布朗的 5，056，537、松(Sohn)的 5，143，097、並可利(Brinkley)等人的5，159，942、楊(Young)的 5，325，877、並可利的 5，445，169、楊(Young)的 5，501，237、楊(Young)的5，533，530中有述，各專利通過引用併入本文。參見，例如，鑄造法在如下美國專利號海德(Hind)的 3，353，541、海德的 3，399，454、海德的 3，483，874、德雜克(Deszyck)的 3，760，815、可瑞提司的 4，674，519、開爾滿(Kiernan)的 4，972，854、海克(Hickle)的5，023，354、楊(Young)的 5，099，864、傑克布(Jakob)的 5，101，839、海克的 5，203，354、樂卡哇哇(Lekwauwa)的 5，327，917、楊(Young)的 5，339，838、傑克布的 5，598，868、楊(Young)的 5，715，844、格拉提(Gellatly)的 5，724，998 和庫馬(Kumar)的 6，216，706 ;以及EPO 565360,EPO 1055375和PCT WO 98/01233中有述，各專利通過引用併入本文。在傳統類型的再造菸草方法中使用的提取物、提取材料和漿料可以用作本發明的菸草製劑中的成分。本發明的方法可以與其中涉及應用熱的任何菸草處理方法聯用，並且與熱處理加 工助劑或添加劑聯用或者與諸如包層組分的成分聯用。參見，例如，包層材料和方法在如下美國專利號中有述小布萊恩(Bryant Jr.)等人的4，177，822、吳(Wu)等人的4，306，577、梅易(Mays)等人的4，449，541、嘎史冊(Gaisch)等人的4，537，204、色拉(Shelar)等人的4，819，668和羅森(Lawson)等人的4，836，224，各專利通過引用併入本文。菸草製劑中的菸草的相對量可以改變。菸草製劑中的菸草量按所述製劑的乾重計優選為至少約10%或至少約25%。在某些情況下，菸草製劑中的其他組分的量按乾重計可以超過約40%。製劑中的菸草材料的典型範圍按乾重計為約10至約60重量％，更經常為約20至約40重量％。經受本發明的熱處理方法的菸草組合物將通常在其內具有一定含量的水，並且可以被稱作溼潤的菸草組合物。水量可以自大量過剩(其中菸草組合物呈分散體的形式)變化至較小量(其中菸草組合物僅被弄溼而已)。熱處理之前的含水量通常按所述組合物的總重計大於約10重量％，更經常為至少約20重量％。含水量通常小於約85重量％，更經常小於約75重量％。典型的重量範圍為約20至約50重量％。除了水之外，非水溶劑也可以存在於菸草組合物中，如各種溼潤劑(例如甘油或丙二醇)。將能夠改變熱處理菸草組合物的性質或特性的添加劑與菸草組合物混合。添加劑例如為在熱處理工藝過程中可以改變菸草的化學或感官特性的化合物或化合物的混合物。在一個實施方案中，添加劑旨在抑制菸草組合物中存在的天冬醯胺與還原性糖之間的反應，二者反應可產生諸如丙烯醯胺的化合物。菸草產品與食品的獨特區別在於某些反應方面，例如天冬醯胺與還原性糖之間的反應。採用吸菸產品(例如，紙菸、雪茄、管狀煙)，使用過程中的溫度梯度遠遠高於烹飪過程中食品所遭遇的溫度，這可導致反應速率增加。採用某些無煙菸草產品，PH可能遠遠高於食品的pH，並且在加工過程中，加熱具有增加的pH的菸草可以提高某些反應的速率。因此，抑制某些反應在處理菸草產品時可能特別有挑戰性。示例性的添加劑包括胺基酸、結合二價和三價陽離子的組合物、天冬醯胺酶、某些非還原性糖類、某些還原劑、酚類化合物(例如，具有至少一個酚類官能度的化合物)、某些具有至少一個游離硫醇基團或官能度的化合物、氧化劑、氧化催化劑、迷迭香提取物(或由藥草或植物源衍生的其他植物提取物)，以及它們的組合。不受操作理論的束縛，據信這些添加劑能夠通過提供優先與可用還原性糖反應的競爭反應、通過與天冬醯胺的使得其無法與還原性糖反應的化學相互作用、通過與反應中間體的化學相互作用，或通過與丙烯醯胺的化學相互作用而抑制天冬醯胺形成丙烯醯胺的反應。根據本發明的某些添加劑的用途描述在如下美國專利號埃爾德(Elder)等人的7，037，540和埃爾德(Elder)等人的7，267，834，以及美國專利申請公開號吱喳克(Zyzak)等人的2004/0058046、芬利(Finley)的 2005/0196504、奧庫(Oku)等人的 2006/0194743、埃爾德(Elder)等人的2007/0141225、博得拉奧克斯(Boudreaux)等人的2007/0141227和守(Soe)等人的2007/0166439中，所有專利和專利申請通過全文引用併入。菸草組合物中存在的添加劑的量將根據最終熱處理菸草組合物的期望特性和所選添加劑的類型而變。通常，添加劑的量為至少約0.01乾重％、更經常為至少約0. I乾重％、最經常為至少約I乾重％。添加劑的存在量通常小於約15乾重％，例如小於約10重量％或小於約8重量％。在一個實施方案中，添加劑的量為約I乾重％至約5乾重％。取決於所用添加劑的類型和添加劑與天冬醯胺/還原性糖反應相互作用的方式，熱處理之後 可能有顯著部分的添加劑保留在組合物中或者非常少量的殘留添加劑能夠保留下來。儘管可以使用各種必需的或非必需的胺基酸，所述胺基酸通常為賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、或它們的組合。也可以使用半胱氨酸。二價和三價陽離子通常以中性鹽的形式使用。較不溶的鹽如含有碳酸根或氫氧根陰離子的那些鹽可以通過加入磷酸或檸檬酸而使得更可溶。建議的陽離子包括鈣、鎂、鋁、鐵、銅和鋅。這些陽離子的合適鹽包括氯化鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣、蘋果酸鈣、葡萄糖酸鈣、磷酸鈣、乙酸鈣、鈣鈉EDTA、甘油磷酸鈣、氫氧化鈣、乳糖醛酸鈣、氧化鈣、丙酸鈣、碳酸鈣、硬脂醯乳酸鈣、氯化鎂、檸檬酸鎂、乳酸鎂、蘋果酸鎂、葡萄糖酸鎂、磷酸鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、硫酸鎂、六水合氯化鋁、氯化鋁、氫氧化鋁、銨明礬、鉀明礬、鈉明礬、硫酸鋁、氯化鐵、葡萄糖酸亞鐵、檸檬酸鐵銨、焦磷酸鐵、富馬酸亞鐵、乳酸亞鐵、硫酸亞鐵、氯化銅、葡萄糖酸銅、硫酸銅、葡萄糖酸鋅、氧化鋅、硫酸鋅，以及它們的組合。另一示例性的添加劑為天冬醯胺酶，其為使天冬醯胺分解為天門冬氨酸和氨的酶。天冬醯胺酶通常以含有小於10重量％的總有機固體(TOS)的水分散體形式來使用。每克本發明所用的天冬醯胺酶組合物中天冬醯胺酶單元(ASNU)的數目可以改變，但是通常在3000至4000範圍內。其他酶處理也可以有效，例如利用第一酶將某些還原性糖轉化為第二還原性糖並且利用第二酶使第二還原性糖氧化的多級酶處理。例如，通過酶葡萄糖異構酶(也被成為木糖異構酶)的作用可以將果糖轉化為葡萄糖，並且通過己糖氧化酶或葡萄糖氧化酶可以使葡萄糖氧化。據信代替還原性糖和/或酚類物質的糖類抑制了自天冬醯胺形成丙烯醯胺。示例性的糖類包括海藻糖、還原帕拉金糖、D-甘露醇、D-赤蘚糖醇、環糊精，以及它們的組合。市售的糖類包括"TREHA.RTM"，可得自日本岡山市的Hayashibara Shoji Inc.的高純度含水結晶海藻糖；"NE0TREHAL0SE",可得自日本網山市的Hayashibara BiochemicalLaboratories Inc.的試劑級結晶海藻糖；"PALATINIT"，可得自日本東京Shin MitsuiSugar Co. Ltd.的粉末狀還原帕拉金糖；以及"MANNITOL "，可得自日本東京TowaChemical Industry Co.，Ltd.的結晶甘露醇粉末。示例性的酚類物質包括兒茶素類(例如，兒茶素、表兒茶素和表沒食子兒茶素)、黃酮類化合物(如槲皮素、異槲皮甙、蘆丁、柚皮苷、橙皮苷)、堪非醇、肉桂酸、奎寧酸、3，4- 二氫-肉桂酸、3-香豆酸、4-香豆酸、對-硝基酚(p-nitorophenol)、薑黃素、東莨菪素、對羥基苯甲酸正丙酯、花青素原，以及它們的組合。也可以使用具有至少一個游離硫醇(-SH)基團的化合物，例如半胱氨酸和半胱氨酸衍生物(例如，N-乙醯基-半胱氨酸)、具有可用硫醇基團的多肽(例如，穀胱甘肽和酪蛋白)、二硫蘇糖醇、巰基乙酸、巰基丙酸、巰基乙醇，以及它們的組合。據信能夠將二硫化物鍵還原成硫醇基團的還原劑能夠降低丙烯醯胺水平，只要這些還原劑不會促進與天冬醯胺的梅拉德反應即可。示例性的還原劑包括脫水氯化亞錫、亞硫酸鈉、偏亞硫酸氫鈉、抗壞血酸、抗壞血酸衍生物、異抗壞血酸、抗壞血酸衍生物的鹽、鐵、鋅、鐵離子、乙二胺四乙酸(EDTA)、檸檬酸、蘋果酸、戊二酸、二羧酸，以及它們的組合。 漂白或氧化劑和氧化催化劑還據信用於抑制自天冬醯胺形成丙烯醯胺。可以使用能夠轉移氧原子的任何氧化劑。示例性的氧化劑包括過氧化物(例如過氧化氫)、亞氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、次氯酸鹽、臭氧、氨，以及它們的組合。示例性的氧化催化劑為二氧化鈦、二氧化錳，以及它們的組合。例如，在如下美國專利號小旦尼爾(Daniels，Jr)的 787，611、奧樂和之(Oelenheinz)的 1,086，306、德林(Delling)的 1,437，095、羅森或奇(Rosenhoch)的 1，757，477、好金森(Hawkinson)的 2，122, 421> 巴以爾(Baier)的2，148，147、巴以爾的2，170, 107、巴以爾的2，274，649、普拉特使(Prats)等人的2，770，239、柔伸(Rosen)的 3，612，065、柔伸的 3，851，653、柔伸的 3，889，689、拉恩(Rainer)的 4, 143, 666、坎貝爾(Campbell)的 4, 194, 514、拉恩等人的 4, 366, 824、拉恩等人的4，388，933和社麼克爾(Schmekel)等人的4，641，667 ;以及傑拉沃夫(Giolvas)的PCTWO 96/31255中討論了用漂白劑處理菸草的方法，所有專利通過引用併入本文。當利用氧化劑時，可能有利但未必需要的是，用氧化劑預處理菸草材料並且在使處理過的菸草材料與混合物的剩餘組分混合之前加熱所得到的混合物(例如，在至少約80°C的溫度下加熱處理過的菸草材料至少約15分鐘)。取決於處理中的菸草組合物的類型，菸草組合物除了上述菸草材料、水和添加劑之外還可以包含一種或多種額外組分。其他成分的示例性類型(在下文中更加詳細地進行討論)包括食用香料、填料、粘合劑、PH調節劑、緩衝劑、著色劑、分解助劑、抗氧化劑、溼潤劑和防腐劑。採用本領域已知的任何混合技術或設備使菸草組合物的組分在混合物中結合在一起。可以呈液體或幹固體形式的上述添加劑可以在與組合物的任何剩餘組分混合之前在預處理步驟中與菸草混合或者簡單地與菸草連同所有其他液體或幹成分混合。可以使用任何使菸草組合物成分緊密接觸的混合方法。通常採用具有葉輪或其他能夠攪動的結構的混合設備。示例性的混合設備包括加料筒(casing drum)、調製圓筒或筒、液體噴霧裝置、帶式攪拌機，作為 FKMl30、FKM600、FKMl200、FKM2000 和 FKM3000 可得自 LUtleford Day, Inc.的混合機，Plough Share型混合機圓筒等等。菸草組合物的熱處理可以採用本領域已知的任何加熱方法或裝置來實現。熱處理可以在封閉的容器(例如，提供受控的大氣環境、受控的大氣組成和受控的大氣壓力的容器)，或者在基本對環境空氣開放的容器中進行。溫度可以通過使用夾套式容器、直接蒸汽注入菸草、使熱空氣鼓泡通過菸草等等來控制。在某些實施方案中，熱處理步驟在還能夠例如通過攪拌或攪動而提供組分混合的容器中進行。示例性的混合容器包括可得自ScottEquipment Company、Littleford Day, Inc. > Lod i ge Process Technology 和 AmericanIngredients Company的Breddo Likwifier Division的混合機。提供壓力控制環境的容器的實例包括可得自美國加利福尼亞州康科德城Berghof/America Inc.的高壓爸和可得自The Parr Instrument Co.(例如護瓦日(Hukvari)等人的美國專利號4，882，128中描述的4522和4552型號Parr Reactor)的高壓反應器。在工藝過程中混合容器內的壓力可以是大氣壓或升高的壓力(例如，約IOpsig至約1，OOOpsig)。在其他實施方案中，熱處理方法在微波爐、對流式烘箱或通過紅外加熱來進行。熱處理工藝的溫度和時間將改變，並且一般而言，熱處理的時長將隨著熱處理溫度的升高而下降。然而，熱處理步驟的溫度可被稱為升高的，其意指所述溫度高於室溫 (即，大於25°C )。溫度將部分地由進行中的熱處理方法的類型和熱處理的目的來決定。取決於所設計的方法是否用於乾燥、巴氏滅菌或化學反應(例如，以形成加味芳香的化合物)，不同的溫度範圍可能是適用的。溫度通常高於約60°C、經常高於約80°C、更通常高於約100°C，但通常低於約200°C、經常低於約175°C、最經常低於約150°C。典型的溫度範圍包括約60°C至約175°C、更經常為約80°C至約150°C、最經常為約100°C至約140°C。在某些實施方案中，期望相對較低溫度的熱處理方法(例如，低於約100°C或低於約90°C )以降低天冬醯胺反應形成某些副產物的傾向。菸草組合物經受熱處理的時長可以改變。通常，該時間段足以在所需的溫度下將混合物加熱至少約10分鐘、通常至少約20分鐘、更經常為至少約30分鐘的時間段。通常，該時間段小於約3小時、通常小於約2小時，並且經常小於約I. 5小時。在某些實施方案中，期望相對較快的熱處理方法以降低天冬醯胺反應形成某些副產物的傾向。在這樣的實施方案中，加熱時間不超過約15分鐘或不超過約10分鐘。在某些實施方案中，特別是對無煙菸草組合物施加熱處理的實施方案中，熱處理的時長由菸草組合物中的期望最終含溼量來決定。通常，無煙菸草組合物的期望最終含溼量按所述組合物的總重量計小於約35重量％，經常小於約25重量％，最經常小於約20重量％。對於成形為所需產品形狀(例如，片材或條形)的無煙菸草組合物而言，最終含溼量通常小於約15重量％或小於約10重量％，並且經常小於約8重量％。大氣空氣或環境大氣是優選的用於進行本發明的熱處理的氣氛。然而，也可以在受控氣氛下，例如通常惰性氣氛下進行熱處理。可以使用諸如氮氣、氬氣和二氧化碳的氣體。或者，取決於處理條件和所需的反應產物的選擇，烴氣體(例如甲烷、乙烷或丁烷)或氟碳氣體也可以在某些實施方案中提供至少一部分的受控氣氛。菸草組合物在熱處理過程中的pH也可以影響熱處理產品的性質和特性。含水菸草組合物通常是酸性的，但是通過加入諸如氫氧化鈉的鹼可以將PH向上調節。已經確定菸草組合物在熱處理過程中的PH可以影響天冬醯胺和還原性糖之間的反應。在某些實施方案中，菸草組合物的PH小於約10. O、小於約9. O、小於約8. O、小於約7. 5、小於約7. 0或小於約6. 5。已經確定熱處理過程中較低的pH水平可以減少熱處理材料中的丙烯醯胺水平。在某些實施方案中，向菸草組合物中不加入鹼或加入減少量的鹼以獲得上述pH水平。一種用於測定菸草製劑的PH的代表性技術涉及將5g所述試劑分散在IOOml高性能液體色譜級水中並且測量所得的分散體/溶液的pH(例如用pH計)。儘管降低熱處理溫度或減少處理時間可以減少如上所述的某些反應，但存在時間減少或溫度下降可能不利的情形。例如，當熱處理工藝旨在產生加味芳香的梅拉德反應產物時，熱處理方法的溫度下降或時間減少還會導致期望化合物的減產。因此，在某些實施方案中，可能有利的是採用本文所述的添加劑之一來抑制否則會改變熱處理條件的反應。本發明的熱處理方法可以與另外的設計來擾亂細胞膜的方法聯用，並因此允許上述添加劑更好地滲透進入菸草材料中。例如，菸草組合物的菸草材料在本發明的熱處理方法之前或之中可以經受超聲能、施加真空或用細胞弱化酶進行處理。在本發明的一個方面，熱處理方法用來處理無煙菸草組合物。例如，熱處理方法可以用來使已經成形為所需的產品形狀的無煙菸草組合物乾燥。這類無煙菸草組合物除了煙 草、水和上述添加劑之外，通常還含有諸如食用香料、填料、粘合劑、pH調節劑、緩衝劑、著色劑、分解助劑、抗氧化劑、溼潤劑和防腐劑的額外組分。可以採用的示例性食用香料為用以改變無煙菸草產品的苦味、甜味、酸味或含鹽性，提高感覺到的製劑乾燥度或潮溼度或者製劑所表現出的菸草味道程度的組分，或者這些組分的合適組合。食用香料的類型包括鹽類(例如，氯化鈉、氯化鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、乙酸鈉、乙酸鉀等等)、天然甜味劑(例如，果糖、蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、甘露糖、半乳糖、乳糖等等)、人造甜味劑(例如，三氯蔗糖、糖精、阿斯巴甜、安賽蜜(acesulfame K)、紐甜等等)，以及它們的混合物。菸草組合物中所利用的食用香料的量可以改變，但通常最高至約10乾重％，並且某些實施方案的特徵在於至少約I乾重％，例如約I至約10乾重％的食用香料含量。經常使用食用香料的組合，例如約0. I至約2乾重％的人造甜味劑和約0. 5至約8乾重％的鹽(例如氯化鈉)。示例性的填料材料包括蔬菜纖維材料如甜菜纖維材料(例如，可得自International Fiber Corporation的FIBREX 牌填料)、燕麥或其他穀物粒子(包括加工過或膨化粒子)、糠纖維、澱粉或其他改性或天然纖維質材料如微晶纖維素。另外的具體實例包括玉米澱粉、麥芽糊精、右旋糖、碳酸鈣、磷酸鈣、乳糖、甘露醇(manitol)、木糖醇和山梨糖醇。菸草組合物中所利用的填料的量可以改變，但通常最高至約50乾重％，並且某些實施方案的特徵在於至少約10乾重％，例如約20至約50乾重％的填料含量。經常使用填料的組合，例如約2至約8乾重％的碳酸鈣、約10至約20乾重％的大米粉和約10至約20重量％的麥芽糊精。典型的粘合劑包括聚維酮、羧甲基纖維素鈉和其他改性的纖維素材料、藻酸鈉、黃原膠、澱粉基粘合劑、阿拉伯樹膠、果膠、卡拉膠、普魯蘭糖、玉米蛋白等等。菸草組合物中所利用的粘合劑的量可以改變，但通常最高至約30乾重％，並且某些實施方案的特徵在於至少約5乾重％，例如約5至約30乾重％的粘合劑含量。優選的pH調節劑或緩衝劑提供和/或緩衝約6至約10的pH範圍，並且示例性的試劑包括金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、金屬碳酸氫鹽，以及它們的混合物。具體的示例性材料包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉和碳酸氫鈉。菸草組合物中所利用的PH調節劑或緩衝材料的量可以改變，但通常最高至約5乾重％，並且某些實施方案的特徵可在於至少約0. 5乾重％，例如約I至約5乾重％的pH調節劑/緩衝劑含量。示例性的著色劑包括各種染料和顏料，例如焦糖色素和二氧化鈦。菸草組合物中所利用的著色劑的量可以改變，但通常最高至約3乾重％，並且某些實施方案的特徵在於至少約0. I乾重例如約0. 5至約3乾重％的著色劑含量。示例性的溼潤劑包括甘油和丙二醇。菸草組合物中所利用的溼潤劑的量可以改變，但通常最高至約2乾重％，並且某些實施方案的特徵可在於至少約0. I乾重％，例如約
0.2至約2乾重％的溼潤劑含量。也可以使用其他成分例如防腐劑(例如，山梨酸鉀)或分解助劑(例如，微晶纖維素、交聯羧甲基纖維素鈉、交聯聚維酮、羧甲澱粉鈉、預膠化玉米澱粉等等)。通常，這類成分的用量最高至約10乾重％並且通常為至少約0. I乾重％，如約0.5至約10乾重％。特別是對於無煙菸草組合物而言，本發明的菸草組合物可以在熱處理步驟之前或 之後成形為所需的產品形狀。通常，成形步驟發生在熱處理之前，這是因為加熱之前存在的較高含水量提高了組合物的延展性。用來形成菸草組合物的方法和裝置將取決於所需的形狀。示例性的形狀包括丸劑、片劑、球、片、幣形、立方體、珠粒、卵形、扁圓形、豆、棒和條。例如，菸草組合物可以具有如下形式壓縮菸草丸粒、多層擠出塊、擠出或成形條或棒、具有一種類型的菸草製劑被不同類型的菸草製劑包圍的組合物、帶狀膜的卷、易於水解或可水分散的膜或條(參見例如，禪(Chan)等人的美國專利申請公開號2006/0198873)，或者具有外殼(例如，可以是清澈、無色、半透明或高度著色性質的柔順或硬的外殼)和具有菸草或菸草風味(例如，結合一些形式的菸草的牛頓流體或觸變流體)的內部區域的膠囊狀材料。加工過的菸草組合物，例如壓縮的菸草丸粒，可以通過以丸粒形式壓實顆粒狀菸草和相關製劑組分，以及任選用外塗層材料塗布每個丸粒而製成。示例性的制粒裝置作為FL-M系列制粒機設備(例如，FL-M-3)從Vector Corporation可得，以及作為WP 120V和WP 200VN從Alexanderwerk，Inc可得。示例性的壓實裝置如壓實機，作為Colton 2216和 Colton 2247 從 Vector Corporation 可得，以及作為 1200i、2200i、3200、2090、3090 和4090從Fette Compacting可得。用於為壓實的丸粒化菸草製劑提供外塗層的裝置作為CompuLab 24、CompuLab 36、Accela-Cota 48 和 Accela-Cota 60 從 Thomas Engineering可得。加工的菸草組合物，例如多層菸草丸粒，可以採用各種各樣的擠出技術製造。例如，多層菸草丸粒可以採用共擠出技術(例如，使用雙螺杆擠出機)來製造。在這樣的情況下，可以將相繼的溼或幹組分或組分混合物置於分開的擠出料鬥內。當各種幹混合物被推進、塑化並烹煮時，可以將蒸汽、氣體(例如，氨、空氣、二氧化碳等)和溼潤劑(例如，甘油或丙二醇)注入擠出機圓筒中。這樣，各個組分被加工為使得能夠非常好地混合，並因此彼此完全接觸。例如，組分的接觸使得單獨組分可以很好地嵌入擠出基質或擠出物中。參見，例如，投伏特(Toft)等人的美國專利號4，821，749，其通過引用併入本文。多層材料可以具有一般的膜形式，或者，多層大致球形材料可具有多個自內向外延伸的層。諸如條或立方體的一些形狀可以通過首先經由具有期望橫截面(例如圓形或矩形)的模頭擠出材料、然後任選將擠出的材料切割成所需的長度來形成。適用於本發明中的示例性擠出設備包括工業麵團擠出機如可得自義大利Emiliomiti，LLC的TP 200/300型。片狀材料可以通過將菸草組合物施加到移動帶上並且使所述移動帶通過由相對輥形成的夾具、然後將片材切割成所需的長度而製得。本發明提供一種熱處理菸草組合物，例如熱處理無煙菸草組合物，其具有小於約2000ppb (或ng/g)的丙烯醯胺含量。通常，丙烯醯胺含量小於約1500ppb、經常小於約lOOOppb、最經常小於約900ppb。可以製得丙烯醯胺含量小於約800ppb、小於約700ppb、小於約600ppb、小於約500ppb、小於約400ppb或小於約300ppb的組合物。本發明的熱處理菸草組合物可用作吸菸製品製造中的添加劑。例如，根據本發明製得的組合物可以與包層(casing)材料混合併且作為包層成分應用於菸草、作為頂部包覆成分引入吸菸製品，或者引入再造菸草材料中。此外，本發明的熱處理組合物可以在紙菸製造工藝過程中引入紙菸填料(例如，以濾嘴、濾嘴卷或接裝紙)或引入紙菸包裝紙中，優選在內表面上。熱處理組合物也可以在某些產生氣溶膠的電子吸菸製品(如羅賓森等人的美國專利申請公開號2008/0092912中所述的那些)中用作添加劑，該專利申請通過全文引用併入本文。
熱處理組合物能夠被引入菸草共混物、代表性的紙菸組分和由其製得的代表性的紙菸中，在如下美國專利號中有述羅森(Lawson)等人的4，836，224、佩服提(Perfetti)等人的 4，924，888、布朗(Brown)等人的 5，056，537、傑特裡(Gentry)的 5，220，930 和布拉克裡(Blakley)等人的5，360，023 ;沙富(Shafer)等人的美國專利申請2002/0000235 ；以及PCT WO 02/37990。這些菸草材料還可以用於製造以下美國專利號中所述的紙菸類型審紗布格(Sensabaugh)的4，793，365、克拉滿(Clearman)等人的4，917，128、布魯克斯(Brooks)等人的 4, 947, 974、蘧特(Korte)的 4, 961, 438、Lawrence 等人的 4, 920, 990、克拉滿等人的5，033，483、傑特裡等人的5，074，321、德文特(Drewett)等人的5，105，835、雷吉斯(Rigg s)等人的5，178，167、克拉滿等人的5，183，062、沙農(Shannon)等人的5，211，684、德維(Deevi)等人的 5，247，949、雷吉斯等人的 5，551，451、巴蒽結(Banerjee)等人的 5，285，798、法拉爾(Farrier)等人的 5，593，792、本沙稜(Bensalem)等人的 5，595，577、康特(Counts)等人的 5，816，263、巴恩斯(Barnes)等人的 5，819，751、比文(Beven)等人的6，095，153、尼克羅斯(Nichols)等人的6，311，694和尼克羅斯等人的6，367，481 ;以及PCT WO 97/48294和PCT WO 98/16125。還參見《非燃燒菸草的加熱新香菸原型的化學和生物學研究》(Chemical and Biological Studies on NewCigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco), ((R. J.雷諾茲菸草公司專論》(R. J. Reynolds Tobacco Company Monograph) (1988)和《吸入毒物學》(InhalationToxicology), 12 :5，第1_58頁(2000)中所描述的那些市售紙菸類型。由本發明的方法得到的組合物還可以用作無煙菸草產品或作為添加劑引入無煙菸草產品中。各種類型的無煙菸草產品在如下美國專利號中有述施瓦茲的1，376，586、李威的3，696，917、皮特滿(Pittman)等人的4，513，756、小審沙鉬夫等人的4，528，993、斯託利(Story)等人的4，624，269、唐什特(Townsend)的4，987，907、施拜克爾III世(Sprinkle, III)等人的5，092，352和懷特(White)等人的5，387，416 ;史地岢嵐(Strickland)等人的美國專利申請公開號2005/0244521 ;安娜皮(Arnarp)等人的PCT WO04/095959、阿冊立(Atchley)等人的 PCT WO 05/063060、恩格斯通(Engstrom)的 PCT WO05/004480、巴喬護母(Bjorkholm)的 PCT WO 05/016036 以及奎恩特(Quinter)等人的 PCTWO 05/041699，各專利和專利申請通過引用併入本文。還參見，無煙菸草製劑的類型、成分和加工方法在如下專利中有述阿冊立(Atchley)等人的美國專利號6，953，040和阿冊立(Atchley)等人的7，032，601、威廉姆森的美國專利申請公開號2002/0162562、威廉姆森的2002/0162563、阿冊立(Atchley)等人的 2003/0070687、威廉姆森的 2004/0020503、布拉斯林(Breslin)等人的 2005/0178398、史地岢嵐(Strickland)等人的 2006/0191548、小霍爾頓(Holton, Jr.)等人的 2007/0062549、小霍爾頓(Holton, Jr.)等人的 2007/0186941、史地岢嵐(Strickland)等人的2007/0186942、杜比(Dube)等人的2008/0029110、羅賓森等人的2008/0029116、目阿等人的2008/0029117、羅賓森等人的2008/0173317和尼爾森(Neilsen)等人的2008/0209586，其各自內容通過引用併入本文。實驗通過以下實施例對本發明作更加全面的說明，所述實施例用於說明本發明而不應解釋為對其進行限制。在以下實施例中，g意指克，U g意指微克，mg意指毫克，ng意指納克，L意指升，mL意指毫升。y L意指微升，ppm意指百萬分之一份。所有重量百分比都表示為幹基，意指排除含水量，除非另有指出。
用於分析丙烯醯胺的方法採用配備有利用等度洗脫的Phenomonex Gemini-NX5 u m, 2. IX 150mm C18HPLC 柱的 Thermo Surveyor MS 液相色譜儀(LC)。流動相 A (92% )為在水中的0. 1%￥八甲酸，流動相8(8%)為100%甲醇(MeOH)。柱溫為30°C，自動取樣器託盤設置為4°C。將I微升的提取物注入柱中。流速為175 y L/分鐘，平衡時間為10分鐘。使用Thermo TSQ Quantum Ultra 三重四極杆質譜儀(tr ip I e-quadrupo I e mass spectrometer)實現丙烯醯胺的檢測。LC流出物直接流入質譜儀的電噴射界面中。所述界面以正離子模式在3. 5kV的噴射電壓下運行。離子轉移管(受熱毛細管)設定在250°C。使用選定的反應監測，集中在碰撞能為12V的m/z 72 — 55與碰撞能為32V的m/z 72 — 44躍遷上，如通過丙烯醯胺的直接注入所測定。使用設定為300rpm的軌道搖床將I克樣品溶解在90 10 (v/v)水甲醇中達I小時。然後使提取物通過0. 45 y m的PTFE過濾器過濾，隨後將濾液通過上述LC-MS/MS系統進行分析。在所有樣品中使用的菸草為75%的烤菸和25%的曬煙的共混物。菸草共混物、大米粉和麥芽糊精的丙烯醯胺含量小於75ng/g的數量極限。黃原膠含有約120ng/g的丙烯醯胺。對於所有實施例而言，將幹成分加入Popeil自動制面機(P400型食品準備機，美國加利福尼亞州查塔努加Ronco Inventions LLC)中。通過將氫氧化鈉溶於水中、然後加入甘油製得溼共混物。將該溼共混物溶液緩慢加入到幹成分中，同時按照關於混合的使用說明處於「混合」模式。然後將制面機切換為「擠出」模式並且通過東方麵條模頭(孔尺寸約3. 15_)擠出約I英尺長的條。除模頭底部的4個孔之外的所有孔均用圓形塑料塊封堵，其被剖切(cutaway)以揭示底部的孔。這種塑料塊被置於朝向機器側上的模頭內部。將條放置在22英寸直徑的波紋金屬篩上，所述波紋金屬篩製造為匹配烘箱內部的旋轉託盤。波紋使得所述條在乾燥的同時保持筆直。烘箱為具有10個旋轉託盤的Hotpack Digamatec對流式烘箱(賓夕法尼亞州費城的Hotpack Corporation)。乾燥溫度為 280 0F (138°C )。實施例I對照製劑和乾燥時間的影響
將使用下表I所述的配方製得的條乾燥10、15、20、30和40分鐘以說明乾燥時間對丙烯醯胺形成的影響。乾燥15分鐘的樣品用作對照樣品以對所有實驗進行對比。表I
幹成分%w/ W g /批
菸草__4 0. 0% 120.0
三氯庶糖(Tate and Lyle Sucralose Inc.,伊利諾斯州 迪凱特(Decatur ) )I. 0% 3. 0
二氧化鈥(Mutchler Inc.,新澤西州哈林頓公園
(Harrington Park) )I. 0% 3. 0
碳酸鈣HD PPT Fine (Univar USA Inc.,華盛頓州西雅
圖)___5.0% 15. 0
麥芽糊精IODE (Grain Processing Corp.美國衣阿華州 馬斯卡廷(Muscatine) )16. 0% 48. 0
大米粉(Remy n. v. , Leuven-Wijgmaal,比利時)16.0% 48. 0
黃原股(Tic Gums Inc.，馬裡蘭州貝爾坎(Belcamp ) ) 15. 0% 45. 0 氯化枘 USP (J. T. Baker, MallinckrodtBaker Inc.,新 澤西州飛利浦堡(Phillipsburg) )4.0% 12.0
溼共混物___
氫氧化納(Certified A. C. S. , Fisher Scientific,新 澤西費爾勞恩(Fair Lawn ) ) I. 5% 4. 5 甘油(Vitusa Products Inc.,美國加利福尼亞州伯克利 (Berkeley Height ) ) 0.5% 1.5 11 OmL ___
除水之外的全部成分:__100% 300. 0乾燥15分鐘的對照樣品的丙烯醯胺含量為2559ng/g。減少乾燥時間至10分鐘導致丙烯醯胺含量相比於對照樣品下降44%，而增加乾燥時間至20分鐘與對照樣品相比丙烯醯胺含量增加39%。乾燥時間的進一步增加導致丙烯醯胺含量相對於對照樣品有較小的增加(或甚至下降)，相比於對照樣品而言30分鐘的乾燥時間導致增加24%，而40分鐘的乾燥時間導致丙烯醯胺含量下降4%。因而，增加乾燥時間可以導致丙烯醯胺含量增加，直至達到最高含量為止，其後乾燥時間的進一步增加不會使丙烯醯胺含量升高並且可能導致稍微下降。實施例2pH的影響如實施例I中對照樣品那樣對菸草組合物進行處理，區別在於氫氧化鈉減少至2. 25g(實施例I中用量的一半)。麥芽糊精增至49. 10g，而大米粉增至49. 15g。乾燥前的pH為7. 54，乾燥後的pH為7. 27。丙烯醯胺含量為1250ng/g，這代表相比於對照樣品丙烯醯胺有51%的下降，對照樣品乾燥前的pH為8. 68，乾燥後為8. 08。如實施例I那樣對另一菸草組合物進行處理，區別在於不添加氫氧化鈉。麥芽糊精和大米粉各自增至50. 25g。乾燥前的pH為6. 51，乾燥後的pH為6. 56。丙烯醯胺含量為178ng/g，相比於對照樣品下降93%。該試驗表明丙烯醯胺含量隨著乾燥過程中pH的增加而增加。
實施例3胺基酸的影響將L-賴氨酸HCl溶於80mL水中並且將溶液攪拌進菸草中。使用之前使該溶液浸入菸草中達20分鐘。處理過的菸草與制面機中的其他幹成分混合。最終組合物具有下表2中所示的製劑。除此之外，所述製劑以與實施例I中對照樣品相同的方式進行處理。轟^
權利要求
1.一種熱處理菸草材料的方法，所述方法包括 (i)使菸草材料、水和添加劑混合以形成溼潤的菸草混合物，所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、二價和三價陽離子、天冬醯胺酶、糖類、酚類化合物、還原劑、具有游離硫醇基團的化合物、氧化劑、氧化催化劑、植物提取物，以及它們的組合； (ii)在至少約60°C的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物以形成熱處理的菸草混合物；以及 (iii)在菸草產品中利用所述熱處理的菸草混合物。
2.根據權利要求I所述的方法，其中所述菸草混合物還含有一種或多種選自食用香料、填料、粘合劑、pH調節劑、緩衝劑、著色劑、分解助劑、抗氧化劑、溼潤劑和防腐劑的額外組分。
3.根據權利要求I所述的方法，其中所述熱處理的菸草混合物作為乾燥的無煙菸草產品來利用。
4.根據權利要求3所述的方法，其中在步驟(i)中形成的所述溼潤的菸草混合物還包含食用香料、粘合劑和填料；並且其中所述溼潤的菸草混合物在加熱步驟(ii)之前或之後成形為所需的產品形狀。
5.根據權利要求4所述的方法，其中在步驟(i)中形成的所述溼潤的菸草混合物包含約10至約60乾重％的所述菸草材料、最高至約50乾重％的一種或多種填料、約20至約85重量％的水、約5至約30乾重％的一種或多種粘合劑、最高至約10乾重％的一種或多種食用香料，和至少約0. I乾重％的所述添加劑。
6.根據權利要求4所述的方法，其中所述溼潤的菸草混合物的含溼量按所述菸草混合物的總重量計大於約20重量％ ;所述乾燥的無煙菸草產品的含溼量小於約10重量％。
7.根據權利要求4-6中任一項所述的方法，其中所需的產品形狀選自丸劑、片劑、球、片、幣形、立方體、珠粒、卵形、扁圓形、豆、棒和條。
8.根據權利要求3-5中任一項所述的方法，其中所述乾燥的無煙菸草產品具有不超過約10重量％的含溼量和小於約2000ppb的丙烯醯胺含量。
9.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其中所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、半胱氨酸、天冬醯胺酶、氧化劑，以及它們的組合。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述添加劑選自賴氨酸、半胱氨酸、天冬醯胺酶和過氧化氫。
11.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其中在至少約80°C的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物。
12.根據權利要求11所述的方法，其中在至少約100°C的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物。
13.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其中所述添加劑的存在量按所述菸草混合物的乾重計為約0. I至約10重量％。
14.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其中在所述加熱步驟過程中所述溼潤的菸草混合物的PH小於約10。
15.—種根據權利要求1-6中任一項製得的菸草產品。
16.一種含有菸草材料的熱處理菸草組合物，其中所述熱處理菸草組合物的丙烯醯胺含量小於約1500ppb。
17.根據權利要求16所述的熱處理菸草組合物，其中所述熱處理菸草組合物為含有菸草材料、水、食用香料、粘合劑和填料的無煙菸草組合物。
18.根據權利要求17所述的熱處理菸草組合物，其中所述組合物具有選自丸劑、片劑、球、片、幣形、立方體、珠粒、卵形、扁圓形、豆、棒和條中的預製形狀。
19.根據權利要求17所述的熱處理菸草組合物，所述菸草組合物的含溼量不超過約10重量％。
20.根據權利要求17所述的熱處理菸草組合物，所述菸草組合物含有約10至約60乾重％的菸草材料、最高至約50乾重％的一種或多種填料、約5至約30乾重％的一種或多種粘合劑，和最高至約10乾重％的一種或多種食用香料。
21.根據權利要求17所述的熱處理菸草組合物，其還含有選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、二價和三價陽離子、天冬醯胺酶、糖類、酚類化合物、還原劑、具有游離硫醇基團的化合物、氧化劑、氧化催化劑、植物提取物，以及它們的組合中的添加劑。
22.根據權利要求17所述的熱處理菸草組合物，其還含有選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、半胱氨酸、天冬醯胺酶、氧化劑，以及它們的組合中的添加劑。
全文摘要
本發明提供一種熱處理菸草材料的方法，所述方法包括如下步驟(i)使菸草材料、水和添加劑混合以形成溼潤的菸草混合物，所述添加劑選自賴氨酸、甘氨酸、組氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、穀氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、精氨酸、二價和三價陽離子、天冬醯胺酶、糖類、酚類化合物、還原劑、具有游離硫醇基團的化合物、氧化劑、氧化催化劑、植物提取物，以及它們的組合；(ii)在至少約60℃的溫度下加熱所述溼潤的菸草混合物以形成熱處理的菸草混合物；以及(iii)在菸草產品中引入所述熱處理的菸草混合物。本發明還提供了根據該方法製得的熱處理的菸草組合物，例如含有菸草材料、水、食用香料、粘合劑和填料的熱處理的無煙菸草組合物，所述熱處理的無煙菸草組合物的丙烯醯胺含量小於約2000ppb。
文檔編號A24B3/08GK102802450SQ201080034716
公開日2012年11月28日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年6月2日
發明者陳功, A·R·傑拉爾迪, J-P·穆阿, D·E·小希爾頓, D·V·坎特爾, F·K·聖查爾斯 申請人:R.J.雷諾茲菸草公司