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特表2024-516388電気タバコ用のタバコ紙中における添加物含有量の測定方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-15

(54)【発明の名称】電気タバコ用のタバコ紙中における添加物含有量の測定方法

(51)【国際特許分類】

G01N 22/00 20060101AFI20240408BHJP

G01N 22/04 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

G01N22/00 V

G01N22/00 L

G01N22/04 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564188

(86)(22)【出願日】2022-04-26

(85)【翻訳文提出日】2023-11-20

(86)【国際出願番号】 EP2022061054

(87)【国際公開番号】W WO2022229186

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】102021110760.1

(32)【優先日】2021-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521382078

【氏名又は名称】テウスエレクトロニクゲーエムベーハーウントコーカーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100080182

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺三彦

(74)【代理人】

【識別番号】100142572

【弁理士】

【氏名又は名称】水内龍介

(72)【発明者】

【氏名】シュレムウド

(72)【発明者】

【氏名】リヒターヘンドリック

(57)【要約】

添加物、水、香味物質およびタバコのパルプ状塊から製造される電気タバコ用タバコ用紙中の添加物含有量（ｖｏｌ．添加物、水、香味物質およびタバコのパルプ状の塊から製造される電気タバコ用のタバコ紙中の添加物含有量（ｖｏｌ．％またはｗｔ．％）を測定する方法であって、パルプ状の塊を乾燥して単層のタバコ紙を形成し、２つの共振周波数（ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈ）を有する２つの共振モードを有する少なくとも１つのマイクロ波共振器を用いてタバコ紙を測定し、２つの共振周波数（ｆ_Ｌ）のうち低い方の周波数は１ＧＨｚ未満の周波数範囲にあり、２つの共振周波数のうち高い方の周波数は２ＧＨｚ以上のマイクロ波範囲にあり、密度に依存しない水分値Φ_Ｌ，Ｈが２つの共振モードのそれぞれについて計算され、グリセリン含有量ｇが２つの水分角に応じて決定される方法に関する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

添加物、水、香味物質及びタバコからなるパルプ状の塊から製造され、前記パルプ状の塊が乾燥されることにより単層のタバコ紙が形成される、電気タバコ用のタバコ紙における添加物含有量を測定する方法であって、前記タバコ紙を、２つの共振周波数（ｆ_Ｌ，ｆ_Ｈ）を有する少なくとも１つのマイクロ波共振器を用いて測定され、２つの共振周波数のうち低い方（ｆ_Ｌ）が１ＧＨｚ未満の周波数領域にあり、２つの共振周波数のうち高い方が２ＧＨｚ以上の周波数領域にあり、２つの共振モードの各々について密度に依存しない水分値（Φ_Ｌ，Ｈ）が計算され、２つの水分角に応じてグリセリン含有量（ｇ）が決定されることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記添加剤の全部または一部がグリセリンからなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記添加剤含有量（ｇ）は、前記密度に依存しない水分値（Φ_Ｌ，Ｈ）およびオフセット値の両方に線形的に比例することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記タバコ紙の含水率が、より高い周波数で、前記密度に依存しない水分値（Φ_Ｌ，Ｈ）に依存して測定されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記添加物含有量（ｇ）が前記タバコ紙の質量とは無関係に測定されることを特徴とする、請求項１又は請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つのマイクロ波共振器は、平面センサーからなることを特徴とする、請求項１又は請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つのマイクロ波共振器は、ギャップセンサーからなることを特徴とする、請求項１又は請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記測定は、前記単層のタバコ紙で行われることを特徴とする、請求項１又は請求項７に記載の方法。

【請求項9】

ボビンに巻かれた前記タバコ紙で測定することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記測定は、乾燥機内又は前記乾燥機のすぐ下流で行われることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記測定が圧着装置の上流で行われることを特徴とする、請求項１または請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記パルプ状の塊への水および／またはグリセリンの添加が、少なくとも１つの前記密度に依存しない水分値に応じて行われることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

水分値として水分角（Φ）が各場合に提供され、この水分角は、半値全幅の広がり（Ｂ）と共振周波数シフト（Ａ）との商として決定され、空の共振器と充填された共振器とが各場合に互いに比較されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

水分値として水分角（Φ）が各場合に提供され、この水分角は、半値全幅の広がり（Ｂ）と共振周波数シフト（Ａ）との商のアークタンジェントとして生じることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気タバコ用のタバコ紙における添加物含有量を測定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

グリセリン（Ｅ４２２）は、タバコ製品の保湿剤として使用される添加剤である。シガレットやパイプ用タバコの場合、保湿剤は製品の保存期間を延ばし、乾燥を防ぐために使用される。シーシャ・タバコでは、タバコの燃焼を防ぎ、できるだけ濃い蒸気を発生させるために、タバコに多量の保湿剤が添加される。さらに、グリセリンは電気タバコのフォグ液として使用され、熱の影響で濃密な白い蒸気が発生する。

【0003】

特定のタイプの電気タバコを製造する際、グリセリン、結合剤、香味物質、タバコ、さらにエアロゾル形成添加物が混合され、パルプが形成される。前記パルプは巻き取られ、乾燥され、いわゆるタバコ紙が作られる。前記タバコ紙は次に圧着され、例えば圧着機で棒状に加工される。パルプの製造中に、決められた割合のグリセリンが添加される。しかし、グリセリンの一定割合は乾燥工程で失われる可能性がある。したがって、その後グリセリン含有量を確認することは、最終製品の品質を保証するために非常に重要である。

【0004】

ＤＥ１０２００７０４１４２９Ａ１（特許文献１）は、少なくとも１つのマイクロ波共振器を用いて誘電体物質の水分値Ｆを測定する方法を開示しており、共振周波数のシフトＡは、互いに異なる共振周波数を有する少なくとも２つの共振モードについて各場合のケースで評価され、測定された共振周波数のシフトから密度に依存しない水分値が計算されている。大きく離れた共振周波数について共振周波数のシフトを測定することが知られている。このとき、１ＧＨｚ未満の共振周波数が測定され、もう一方の共振周波数のシフトは７ＧＨｚ以上の周波数で測定される。

【0005】

ＷＯ２０１７／０８０９８２Ａ１（特許文献２）は、タバコ含有物質中の少なくとも１つの添加物の割合を決定するための装置および方法を開示している。タバコと水の割合を決定するために、２つの測定量が交流電磁場から得られる。さらに、少なくとも１つの更なる添加物の割合を決定するためには、第２の測定周波数の場合、第２の交流電磁場による測定によって更なる測定値を得なければならないことが説明される。測定量、例えば交流電磁場の大きさと位相、または共振シフトと共振拡がりは、２つの測定周波数で互いに独立に測定されるので、合計４つの測定量が得られ、そこからタバコ、水、および少なくとも１つの添加物の重量比率について結論を得ることができる。さらに、タバコ、水および添加物を決定するためには、基本的に３つの測定量で十分であるが、４つの測定量によって測定の精度がさらに向上することに留意されたい。従来技術から知られているこのアプローチは、有利には、データ処理装置において、少なくとも４つの決定された測定対象から、水分含量と、タバコと添加物の重量比とを、例えば最小二乗誤差を伴う優決定系の方程式の最良の解として決定することからなる。添加物の重量比は、タバコの含水率とタバコの重量比に加えて決定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２００７０４１４２９号明細書

【特許文献2】国際公開第２０１７／０８０９８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の目的は、簡単な手段で可能な限り正確な値を示す、タバコ紙中の添加物含有量を測定する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題を形成する。

【0009】

本発明に係る方法は、電気タバコ用のタバコ紙中の添加剤含有量を可能な限り正確に測定するための方法を提供するものである。添加物含有量はｖｏｌ．％またはｗｔ．％で測定される。タバコ紙は、添加物、水、香味物質およびタバコのパルプ状の塊から製造され、パルプ状の塊は、好ましくは、単層のタバコ紙を形成するために、圧延工程の後に乾燥される。乾燥のとき、予測できない量の添加物および水が流出するので、添加物の含有量を決定するためにタバコ紙で測定が行われなければならない。測定は、２つの異なる共振周波数を持つ２つの共振モードを持つ少なくとも１つのマイクロ波共振器を用いて行われる。２つの共振周波数のうち低い方の周波数は１ＧＨｚ未満の周波数範囲にあり、２つの共振周波数のうち高い方の周波数は２ＧＨｚ以上の値を有し、低い方の範囲は８００ＭＨｚの低いマイクロ波範囲であってもよい。密度に依存しない水分値は、２つの共振周波数のそれぞれについて計算され、添加物含有量は、２つの密度に依存しない水分値に応じて決定される。密度に依存しない水分値は、好ましくは、各場合において密度に依存しない水分角で表される。それぞれの密度に依存しない水分値は、密度に依存せず、測定された材料中の水分含有量を示すことを特徴とする。先行技術とは異なり、４つの測定値が方程式系に組み合わされるのではなく、２つの共鳴モードによって取得された値が、密度に依存しない水分値に処理される。添加物の含有量は、水分角のような密度に依存しない変数を介してタバコの含有量とは無関係に決定されるため、かなり正確な値を得ることができる。物理学の用語では、これは、示強性の状態変数として現れる状態変数の評価が、示量性の状態変数の評価よりも有意に良い結果をもたらすことを意味する。

【0010】

好ましくは、グリセリンはタバコ加工産業で添加物として使用される。特にグリセリンの場合、密度に依存しない水分角は非常に正確な結果をもたらす。

【0011】

好ましい実施形態では、グリセリン含有量ｇは、水分角とオフセット値の両方から線形に決定される。グリセリン含有量ｇにとって重要なことは、両方の水分角、すなわち高周波数領域からの共振周波数とマイクロ波領域での共振周波数の両方がグリセリン含有量に寄与することである。

【0012】

別の好ましい態様では、タバコ紙の含水率は、より高い周波数に対する含水率の値に依存して測定される。タバコ紙の含水率の測定は、高い周波数に対する密度に依存しない含水率の値にのみ依存し、低い共振周波数からの寄与は無視できることを認識することが重要である。特にグリセリン含量の測定は、両方の水分角度に依存するため、このような性質を持たない。

【0013】

好ましい形態では、少なくとも１つのマイクロ波共振器は平面センサーとして設計される。平面センサーは共振器本体から出て測定物と相互作用する場を持つ。平面センサーを使用する場合、タバコ紙は平面センサー表面上でフィルターにかけられて、それによって測定場を通って搬送される。

【0014】

平面センサーに加えて、タバコ紙がギャップを介して共振器キャビティを通って搬送されるギャップセンサーも原理的には提供できる。

【0015】

可能な実施形態では、測定は単層のタバコ紙で直接行うことができる。しかし、測定はボビンに巻かれたタバコ紙でも行えることが示されている。原理的には、両方の測定を同時に行うことも可能である。代替的または追加的に、測定は乾燥ステップの間または直後に行うこともできる。この測定は、乾燥工程が完了した後、または乾燥工程中の決められた時点で行うことができる。

【0016】

好ましい実施形態では、タバコ紙がロッドに加工される前、すなわち圧着機に入る前に、タバコ紙のグリセリン含有量を測定することが可能である。

【0017】

本発明による測定方法は非常に信頼性が高く、測定された水分角に応じてパルプ状の塊への水および／またはグリセリンの添加を制御することができる。このようにして、グリセリンおよび水分含量の所望の値を調整することができる。

【0018】

好ましい態様では、水分値は水分角である。水分角は、共振周波数シフトと半値幅の広がりとの商として決定される。共振周波数シフトの間、空の共振器と充填された共振器の間のヘルツでの周波数の変化は互いに比較される。未充填の共振器との共振曲線の半値全幅も考慮される。半値全幅の代わりに、共振の減衰に起因する他の変数、例えば共振曲線の振幅を考慮することも可能である。また、共振周波数のシフトと半値全幅の広がりの密度に依存しない商のアークタンジェントとして水分角を決定することも有利であることが証明されている。

【0019】

以下、本発明による方法を、例示的な実施形態を参照してさらに説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】最初のグリセリン測定位置の概略図である。

【図2】圧着機におけるグリセリンの測定位置の可能な例を示す図である。

【図3】水分量とグリセリンの含有量による２つのモードの水分角の測定値を示す。

【図4】グリセリンの測定結果である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、非常に概略的な図において、混合機１０を示しており、その中でグリセリンは、水、結合剤、香味物質、さらなるエアロゾル形成添加剤およびタバコと混合され、電気タバコに使用するためのパルプを形成する。例示的な実施形態はグリセリンをベースとしているが、グリセリンを含む、または含まない他の添加物を使用し、同様に測定することもできる。ここで、成分は正確に規定された比率で添加され、混合機でパルプの形態の均質な混合物に加工される。このようにして形成されたパルプは、圧延機１２で圧延され、平坦な材料として乾燥機１４に供給される。乾燥機１４ではこのとき、タバコ紙から不定量の水とグリセリンが失われる。乾燥されたタバコ紙はボビン１６に巻き取られる。水分含有量をモニタリングし、グリセリン含有量を測定する測定可能ステーションＭＰは、例えば、乾燥機１４内、乾燥機１４からボビン１６までの乾燥タバコ紙の経路に沿って、または直接ボビン１６に配置される。グリセリン含有量および／または水分含有量について得られた値は、グリセリン含有量を所望の値に調整するために混合機１０にフィードバックすることができる。水分含量を調整することも可能である。測定された値は、乾燥プロセスのパラメーターを水分やグリセリンの所望の値に適合させるために使用することもできる。

【0022】

図２は、タバコ紙１８がボビン１６から搬送方向Ｔにどのようにほどかれていくかを概略的に示しており、タバコ紙は搬送ローラ１８を介して圧着機２０に搬送される。ロッドラッピング用の紙２２も、領域２４でロッドに成形されるために圧着機２０に送り込まれる。測定可能ステーションＭＰは、ボビンから圧着機２０までの経路に沿って配置され、ロッド形成のためにさらに紙が送り込まれる。

【0023】

図３は、０．９ＧＨｚと５．６ＧＨｚの２つの周波数について、水分角Φに対する水分値（含水率）をプロットしたものである。水分角Φは、Ｂ／Ａの商のアークタンジェントとして形成され、Ａは共振周波数のシフトを表し、Ｂは共振曲線の広がりを表す。

【0024】

測定は、異なるグリセリン含有量で、異なる含水率で行われた。２回目の測定は、同じ材料でより高い周波数で行われた。

【0025】

５．６ＧＨｚでの測定から、水分角Φは試料のグリセリン含有量に依存せず、水分含有量のみに依存することがわかる。これは、異なるグリセリン含有量における、水分角と水分含有量の比例関係から生じる。したがって、図３にプロットした回帰直線は、グリセリンに依存しない水分測定の校正として使用することができる。

【0026】

対照的に、０．９ＧＨｚでの測定では、測定された水分角Φは水分およびグリセリン含有量に依存することがわかる。図では、同じグリセリン含有量の試料を別々の線形回帰で表している。材料水分含量のばらつきの影響を補正するために、グリセリン含有量の測定では両方の周波数の水分角Φを考慮する必要がある。

【0027】

図４は評価結果を示しており、グリセリン含有量の基準値がグリセリン測定値に対してプロットされている。計算は、以下に説明する較正式で両周波数の水分角Φを用いて行われる。測定値と回帰直線の良好な一致がはっきりと見て取れ、測定値は基準値から数パーセントしかずれていない。

【0028】

高い周波数Φ_Ｈを持つ共振モードの測定値は、含水率の測定に使用される。水分値ｕの１つのアプローチとして、次のようなものがある。

【0029】

（数１）
ｕ＝ａ_１・Φ_Ｈ＋ａ_２

【0030】

ここでａ１、ａ２は校正係数を表す。校正係数が決まれば、測定された水分角ΦＨから水分値を直接求めることができる。

【0031】

両モードの水分角は、グリセリン含有量を決定するために使用される。

【0032】

（数２）
ｇ＝ｂ_１・Φ_Ｌ＋ｂ_２・Φ_Ｈ＋ｂ_３

【0033】

ここでｂ１、ｂ２およびｂ３は校正係数である。ここで重要なことは、水分角の両方が質量に依存しない変数としてグリセリン含有量の決定に含まれ、したがって水分およびグリセリン含有量の測定が測定製品の質量に依存しないことである。先行技術のように、優決定系の可能性がある方程式を介して決定される測定品の質量分率は、測定精度を損なう。質量に依存しない測定量に基づく本発明による方法では、タバコの割合の追加的な決定を行うことができない。

【図1】