Сравнительные исследования компонентного состава сигарет и стиков “Parliament” для системы нагревания табака iQOS


Д.т.н. Моисеев И.В., к.т.н. Подкопаев Д.О., Савин В.М., Лёзный В.В., Приходько Р.П., Симдянова Т.П., к.т.н. Мойсеяк М.Б., к.т.н. Филатова И.А., Шишконаков Ф.А ., Булгакова П.А.

Институциональная среда , в которой приходится в настоящее время функционировать современному табачному бизнесу, является очень сложной из-за постоянной эскалации государственных регуляций, приводящих, с одной стороны, к сокращению легальных потребительских рынков, с другой - к необходимости для легальных табачных компаний создавать новые продукты, которые компромиcсно могли бы примирять по своим потребительских качествам и негативно относящуюся к курению общественность, и государственные регуляции с безусловным сохранением для государства всех , в том числе налоговых, обязательств фискальных агентов, и собственно самого курящего потребителя .

Характерным представителем именно такого нового класса устройств является iQOS — система электрического нагревания табака, разработанная по технологии “Heat-Not-Burn”( HNB) [ 1-4 ]. Принципиально данную концепцию было бы неправильно называть абсолютно новой, поскольку сигаретная продукция с нагреваемым табаком изначально уже распространялась на рынке США в 1980-х годах, но оказалась коммерчески не вполне удачной. В настоящее время с учётом новых технологических возможностей и технических инноваций продукция с нагреваемым табаком получила вторую жизнь и позиционируется в качестве альтернативы для курильщиков, которые хотели бы заместить традиционные сигареты менее вредным способом потребления табака.

Согласно публичного заявления руководства компании Philip Morris International новой миссией компании является создание будущего без сигаретного дыма [5]. Таким образом, в соответствии с данной концепцией дальнейшее развитие бизнеса компании должны определять инновационные изделия, в том числе, табачные продукты с потенциально пониженным риском (ППР) для здоровья, при потреблении которых выделяется существенно меньше вредных веществ по сравнению с курением обычных сигарет. В настоящее время iQOS - уже запущен в продажу во многих странах мира. Концептуальная идея данного продукта вызывает справедливое восхищение своей непререкаемой гармонией: сами потребители - курильщики получают от нового продукта привычный вкус и ощущения, некурящие избегают назойливого вреда от пассивного курения, государство продолжает получать акцизный и другие налоги от функционирования табачной отрасли, а сама компания производит и продаёт ‘’сигаретообразные’’ стики в пачках по 20 штук, при этом, - не только продолжая инвестиции в ещё более новые и безопасные табачные продукты ППР, но и бесконфликтно сосуществуя с обществом, большинство которого состоит из противников табакокурения.

Целью настоящей статьи является сравнительное исследование физико-химических свойств как табачных компонент сигарет c фильтром Parliament Night Blue( далее по тексту – сигарет Parliament ), стиков (HeatSticks) Parliament Blue для iQOS ( далее по тексту – стиков Parliament ), так и формируемых ими при потреблении курильщиком продуктов, соответственно - или же продуктов горения табака, или веществ, входящих в состав генерируемого аэрозоля. Так же предметом исследования являются температурные условия генерации никотиносодержащего аэрозоля в устройстве iQOS на примере стиков Parliament .

Конструктивно iQOS представляет собой электронное техничеcкое изделие, состоящее из держателя и зарядного устройства. Держатель включает в себя такие блоки, как литий-ионный аккумулятор с ёмкостью 120 мА*ч, нагревательный элемент с платиново-керамическим внешним покрытием [9], порт бесконтактной зарядки, диодный индикатор состояния кондиции устройства для курения. Зарядное устройство, соответственно, состоит из литий-ионного аккумулятора с ёмкостью 2900 мА*ч, контактов для зарядки нагревателя, диодных индикаторов , cоответственно - уровня заряда, процесса зарядки, очистки нагревателя, а так же порта microUSB. Собственно никотиносодержащий стик для iQOS представляет собой сменное как картридж одноразовое изделие, внешне похожее одновременно и на укороченную сигарету, и на сменный фильтр для курительной трубки.

Для того, что бы воспользоваться iQOS необходимо достать держатель с нагревателем из зарядного устройства, вставить стик, нажать расположенную на корпусе держателя кнопку на несколько секунд; после того, как диод перестанет мигать и начнёт постоянно “зелёным” сигнализировать о готовности к процессу — можно приступить к курительной сессии. Примерно за 10 секунд до окончания этого процесса зелёный цвет диода сначала изменится на оранжевый, предупреждая о снижении мощности аккумулятора, а затем совсем погаснет, - что будет означать необходимость подзарядки держателя для следующего этапа потребления.

Лабораторное исследование конструкции стика iQOS позволило выявить следующие компоненты конструкции, представленные на рис. 1.

Рис. 1 Компоненты стика iQOS “Parliament Blue ”.

Стик Parliament состоит из 4-х различных секций, очевидно имеющих различное функциональное назначение и объединённых с помощью оклеенной бумажной обёртки в единый моноконструктив: 1) табачная часть, предположительно состоящая из восстановленного табака, возможно изготовленного по технологии Сast Leaf [ 6 ] или другой литьевой технологии; 2) ацетатный фильтр, выполненный в виде полого цилиндра; 3) “ленточный” фильтр, - предположительно изготовленный из пищевого полимера, 4) оконечный ацетатный фильтр с картонной гильзой.

Исследование физико – химических свойств компонент сигарет и стиков под брендом Parliament.

Исследование физико-химических свойств компонент сигарет и стиков Parliament осуществлялось в специализированной лаборатории ОАО “Погарская сигаретно-сигарная фабрика ”(свидетельство № 520 от 6.11. 2015, ФБУ Брянский ЦСМ) по методикам, изложенным в библиографии [ 8 ]. Результаты данных исследований приведены в табл. 1 и 2. Чистота всех использованных в работе реактивов была не менее 98%.

Таблица 1. Результаты исследований химических показателей табачного сырья сигарет и стиков Parliament.

Таблица 2. Результаты исследований физических свойств компонент сигарет и стиков Parliament

Анализируя результаты исследований, приведённых в табл. 1, 2 можно предположить следующее:

- с целью формирования сходного вкусо-ароматического профиля дыма сигарет и аэрозоля стиков Parliament при изготовлении восстановленного табака, являющегося основным конструктивным элементом для формирования вкусо-ароматического профиля аэрозоля , вероятно используется идентичный табачный бленд, состоящий из табачного сырья сортотипов Вирджиния и Берлей . На данный факт указывают очень близкие значения по содержанию никотина, углеводов и водородному показателю дыма;

- отличающиеся практически в 2 раза значения пиролизата, а так же существенное отличие значений по содержанию сахаров и белков соответственно для стиков и сигарет обусловлены скорее всего технологическими добавками целлюлозы , триацетина, глицерина и других добавок, используемых при изготовлении гомогенизированного табака стиков.

Для проверки гипотезы об использовании в стиках именно гомогенизированного(восстановленного) табачного сырья, изготовленного по литьевой технологии, - табачные компоненты из стиков и сигарет были помещены в лабораторный стакан c раствором дистиллированной воды и затем размешивались в течении 1 мин на магнитной мешалке IKA. В результате воздействия воды и помешивания ( см. рис. 2 - А) - табачная часть стиков, в отличие от табачного сырья сигарет( см. рис.2 - Б) , потеряла первоначальную форму свёрнутого полотна ленточной формы ( как это показано на рис. 1 – 1) и сформировалась в виде мелкодисперсного осадка на дне стакана , а так же непрозрачной взвеси раствора. Визуально размер отфильтрованных осаждённых частиц меньше минимального размера диаметра ячейки сита для отделения фракции табачной пыли, т. е. менее 0,315 мм. Данный факт указывает на то, что табачная часть стика изготовлена из восстановленного табака, c использованием в рамках соответствующей технологии добавок длинноволокнистой целлюлозы и пластификаторов с целью формирования табачного полотна.

Рис. 2 . Вид лабораторного стакана с растворами : А – табачной части стика Parliament, Б - табачной части сигарет Parliament.

Для уточнения структуры растворимых углеводов в стиках были проведены исследования по дифференцированному составу сахаров по следующей методике: в мерную колбу объемом 25 мл поместили навеску гомогенизированного табака массой 1 г, добавили 3 мл дистиллированной воды, перемешали, выдержали 20 мин. при комнатной температуре, добавили 0,5 мл - «Карреза I”, затем 0,5 мл - «Карреза II”, 1 мл (0,1 М) гидроксида натрия. Объём колбы довели до метки дистиллированной водой. Полученную смесь отфильтровали. Фильтрат использовали для анализа. Анализ проводили ферментативным методом с помощью набора Yellow LineR-Biopharm.

По результатам исследования установлено, что содержание сахаров в стиках соответствует следующим значениям: глюкоза - 36.26 г/кг, фруктоза - 50.77 г/кг, сахароза – отсутствует. Данное содержание глюкозы и фруктозы, в принципе, соответствуют среднему содержанию данных компонент для табачного бленда класса “ американ бленд”, традиционно состоящего из смеси табачного сырья сортотипов Вирджиния и Берлей.

Принципиальным отличием систем нагревания табака от традиционных сигарет является отсутствие прямого пиролиза табака, что потенциально позволяет избегать образование монооксида углерода СО - очень ядовитого и смертоносного газа, являющегося одним из основных врагов человека в современном техногенном обществе. Основной идеей снижения токсичности для iQOS является создание таких условий генерации никотиносодержащего аэрозоля, при которых СО не будет образовываться совсем или его образование будет существенно снижено. Известно, что температурой воспламенения целлюлозы и лигнина как основных горючих компонент всех растений, в том числе , и табака - является температура около 450 градусов Цельсия. При этом, конечно необходимо помнить, что для других компонент, например, для растительных масел , которые так же входят в состав табака и других растений, температура задымления начинается уже в диапозоне 160-230 градусов Цельсия, а для некоторых веществ , например, восков или подобных ему других жировых полимеров (кутин, суберин) ещё и меньше, - 90 -110 градусов. Поэтому исследование температурных режимов в конструктивных частях стиков iQOS является важной частью исследований для понимания механизмов снижения токсичности в системах нагревания табака по сравнению с сигаретами, папиросами и другими табачными изделиями, продуцирующими дым в результате пиролиза.

Согласно заявленным конструктивным особенностям нагреватель iQOS с платиново-керамическим покрытием [ 8 ] нагревается до температуры 350 градусов Цельсия, что может быть обусловлено в общем случае конструктивными особенностями нагревателя, а так же соответствующей температурой Кюри для ферритового испарителя в случае использования в конструкции iQOS технического решения [ 7 ].

Для исследования температурных режимов в стиках авторами был разработан стенд , представленный на рис. 3. Структурная схема измерения температуры и визуализации результатов измерения представлена на рис. 4. В качестве испытываемой системы iQOS использовался комплект , имеющий следующие серийные номера , указанные на упаковке (01) 7622100925682 , (21) YFZ 36X 4AN W3L, (240) DK000032.02.

Рис. 3. Структурная схема прибора для измерения температурных режимов в стиках Parliamentдля iQOS

Измерительная установка позволяет проводить одновременно по 2-м независимым каналам измерения температуры нагрева или температуры выпаров в различных сегментах стика при протяжке через держатель iQOS воздуха объёмом , примерно равным объёму затяжки курильщика и фиксировать данные измерения в соответствующей файловой структуре. Установка состоит из следующих устройств, соединённых между собой силиконовыми шлангами:

  • Вакуумный насос. В роли вакуумного насоса установлен мембранный водяной насос FLOGET производительностью 650 л/час ( 0.18 л/сек) с питанием электродвигателя 12 В постоянного тока;
  • Блок питания насоса и электромагнитного клапана 12 В;
  • Ресивер - ёмкость на 10 литров для расширения возможностей вакуумного насоса c учётом физиологии затяжки курильщика ( около 0.7 л/сек.);
  • Электромагнитный воздушный клапан, позволяющий включать режим протяжки потока аэрозоля на необходимый интервал времени( установленное опытным путём необходимое время протяжки составило 3 сек.);
  • Ручной клапан регулятора протяжки, который установлен первым по ходу от держателя iQOS и позволяющий установить интенсивность протяжки(профиль протяжки) , близкую к режиму реального потребления;
  • Датчики температуры ТХК тип L изготовлены из тонкой проволоки из сплавов хромель, копель. Для уменьшения показателей тепловой энерции датчики температуры изготовлены без защитной арматуры с неизолированным рабочим спаем , с минимальным диаметром 0.2 мм. [ 13 ].

Датчики через прокол заведены в силиконовую трубку. Один датчик остается внутри трубки, в той точке, где кончается мундштук держателя, а другой датчик заводится через предварительно проколотое иглой отверстие в стике. На проводнике датчика маркером отмечены метки, позволяющие точно перемещать спай термопары в нужную часть стика. Прокол в стике делается по его центральной оси;

7. Микропроцессорный измеритель-терморегулятор 2-х канальный ТРМ 202-Н2. РР [ 10 ]. Основная приведённая погрешность согласно паспорта прибора, не более +0.25. 05%;

8. Преобразователь интерфейса RS 485 USB , - предназначен для взаимного преобразования сигналов интерфейсов USB и RS 485 .

Рис. 4 . Структурная схема измерения температуры и визуализации

Экспериментальные измерения температуры осуществлялись по следующему алгоритму:

1. На провод датчика предварительно наносятся маркировочные метки в соответствии с геометрией секций стика и задачей по местоположению требуемой точки измерения температуры . Стик прокалывается иглой для формирования канала ввода датчиков, затем в канал помещается датчик температуры до 1-ой маркировочной метки на проводе датчика, после чего стик вставляется в держатель, к которому в свою очередь подсоединяется силиконовая трубка для имитации затяжки ;

2. включаем прибор;

3. кнопкой « ВКЛ протяжки» приблизительно на 1 минуту включается насос и в ресивере создаётся необходимый вакуум. Предварительно ручной клапан-регулятор протяжки открывается на 230 градусов ;

4. Включается держатель iQOS в работу;

5. После готовности держателя iQOS - на 3 секунды включается электромагнитный клапан протяжки.

Терморегулятор ТРМ 202-Н2. РР измеряет температуру по двум каналам и с помощью преобразователя интерфейса RS 485 USB данные измерений передаются на компьютер. Процесс измерения температуры отображается в виде графика с помощью программы Master Scada . Фотография измерительного стенда - установки представлена на рис . 5.

Рис. 5. Установка для измерения температуры нагревания сегментов и температуры выпаров стиков iQOS .

Результаты измерения температуры в различных сегментах стика Parliament представлены на рис. 6.

Рис. 6. Результаты экспериментальных исследований температуры в стиках.

На рис. 6 а, -б, -в, - г соответственно, зелёным цветом изображена температура на выходе ацетатного фильтра, а красным цветом выделяется зависимость температурного профиля в различных секциях стика при затяжке: а) - в табачной части стикера около испарителя ( рис.1-1), б) – в цилиндрическом полом ацетатном фильтре ( рис.1-2), в) – “ленточном” фильтре ( рис.1-3), г) – в ацетатном фильтре с картонной гильзой ( рис.1-4).

Температурные зависимости на рис. 6 отчётливо показывают, что в момент затяжки (характерные “пики” экстремумов графических зависимостей) температура среды около испарителя снижается за счёт притока воздуха с 210 до 172 градусов Цельсия , после чего аэрозоль поступает в полость первого ацетатного фильтра, где температура “покоя”( в отсутствии затяжки) меняется примерно с 75 до 116 градусов Цельсия – при затяжке; при этом в “ленточном” фильтре, в отсутствии всасывания воздуха температура среды составляет 60 градусов, а при наличии основной струи - поднимается до значения 108 градусов; в оконечной части стика - в ацетатном фильтре при затяжке температура основной струи колеблется в диапозоне 50-60 градусов Цельсия, а в перерывах между затяжками составляет, примерно, 30-33 градуса по Цельсию.

ГХ-МС анализ табачного сырья в сигаретах и стиках Parliament до потребления, а так же ГХ-МС анализ продуктов, осаждённых на фильтрах после курительных сессий.

Для проведения ГХ-МС анализа с целью определения глицерина, пропиленгликоля и никотина в табачном сырье были приготовлены экстракты табака методом ультразвуковой экстракции. Для этого навески образцов табака массой 1 г помещены в стеклянные пробирки. К каждой навеске добавлено 10 см3 ацетона. Пробирки помещены в ультразвуковую ванну мощностью 100 Вт и частотой 35 кГц. Длительность ультразвуковой экстракции составила 10 минут. Дополнительный нагрев не применялся. Надосадочная жидкость (1 мкл) была использована для ГХ-МС анализа.

Для проведения ГХ-МС анализа с целью определения ароматобразующих веществ навеска табака массой 0.5 г помещена в сосуд для парофазового пробоотбора и плотно запечатана. Образец был проанализирован методом ГХ-МС с парофазовым пробоотбором.

ГХ-МС анализ был проведён на приборе Shimadzu GCMS QP-2010Ultra. Разделение проводилось на колонке SLB-5 MS. Все вещества в пробе были выделены в виде отдельных хроматографических пиков. Полученные масс-спектры индивидуальных веществ были распознаны автоматически с применением базы данных WILLEY 7.0.

ГХ-МС анализ фильтров

Для проведения ГХ-МС анализа с целью определения глицерина, пропиленгликоля и никотина были приготовлены экстракты из фильтров методом ультразвуковой экстракции. Для этого фильтры (по 1шт. - от выкуренной сигареты и стика ) помещены в стеклянные пробирки. К каждой навеске добавлено 3 см3 ацетона. Пробирки помещены в ультразвуковую ванну мощностью 100 Вт и частотой 35 кГц. Длительность ультразвуковой экстракции составила 3 минуты. Дополнительный нагрев не применялся. Экстракция проводилась трижды, экстракты объединялись. Полученный экстракт доведен до 10 см3 ацетоном и отцентрифугирован для отделения осадка. Надосадочная жидкость (1 мкл) была использована для ГХ-МС анализа.

Для проведения ГХ-МС анализа с целью определения ароматобразующих веществ, фильтры (по 1шт. - от выкуренной сигареты и стика) помещены в сосуды для парофазового пробоотбора и плотно запечатаны. Образец был проанализирован методом ГХ-МС с парофазовым пробоотбором.

ГХ-МС анализ был проведён на приборе Shimadzu GCMS QP-2010Ultra. Разделение проводилось на колонке SLB-5 MS. Все вещества в пробе были выделены в виде отдельных хроматографических пиков. Полученные масс-спектры индивидуальных веществ были распознаны автоматически с применением базы данных WILLEY 7.0.

Результаты ГХ-МС исследований приведены в табл. 3,4 и рис. 7,8,9,10.

Таблица 3. Содержание глицерина, пропиленгликоля и никотина в табачном сырье сигарет и стиков Parliament до потребления

Наименование образца

Глицерин, г/г

Пропиленгликоль, г/г

Никотин мг/г

Сигаретный табак

0

0,0024

0,991

Табак стиков

0,050

0,0021

1,982


Таблица 4. Содержание глицерина, пропиленгликоля и никотина в фильтрах сигарет и стиков Parliament после потребления

Наименование образца

Глицерин, г/г

Пропиленгликоль, г/г

Никотин, мг/фильтр

Сигаретные фильтры

0.000

0.001

0.755

Фильтры стиков

0.005

0.001

0.515


Рис. 7 Хроматограмма табачного сырья сигарет Parliament

Время удерживания, мин.

Компонент

8.25

Уксусная кислота

11.41

Пропиленгликоль

27.17

Никотин


Рис. 8 Хроматограмма табачного сырья стиков
Parliament

Время удерживания, мин.

Компонент

11.30

Пропиленгликоль

13.32

1-этил,2-метилпропиловый эфир уксусной кислоты

17.94

Эвкалиптол

19.10

Линалоол

22.77

Лавандил ацетат

25.62

Диацетат глицерина

27.13

Никотин


Рис. 9 Хроматограмма химических веществ обнаруженных на фильтрах сигарет Parliament после курения

Время удерживания, мин.

Компонент

8.17

Бутандион

9.56

Бензол

11.98

Толуол

14.40

Ксилол

16.76

Гераниол

17.72

Лимонен

25.48

Диацетат глицерина


Рис. 10 Хроматограмма химических веществ, обнаруженных на фильтрах стиков Parliament после потребления аэрозоля

Время удерживания, мин.

Компонент

8.18

Уксусная кислота

8.55

Этилацетат

9.44

Изопропилацетат

11.31

Пропиленгликоль

13.23

1-этил,2-метилпропиловый эфир уксусной кислоты

13.50

Фурфурол

17.85

Эвкалиптол

19.00

Линалоол

22.65

Линалил ацетат

25.48

Диацетат глицерина

27.00

Никотин


После прокуривания стика iQOS с табачной частью и элементами фильтра под воздействием температуры и формируемого аэрозоля происходит деструктивные изменения, представленые на рис. 11.

Рис. 11 Изменения в структуре компонент стиков после курительной сессии под воздействием температуры нагревателя


Табачная часть стика приобретает после использования почти чёрный цвет и перестаёт быть относительно эластичной, как перед использованием, что обусловлено видимо термическим испарением содержащихся в ней влаги, а так же глицерина, пропиленкликоля и диацетата глицерина. На ацетатных фильтрах появляется светло-коричневый налёт, “ ленточный” фильтр , - особенно в его центральной части по ходу движения основной струи аэрозоля , изменяет пластинчатую структуру и приобретает вид запекшегося стекловидного стержня.

Кроме того, в работе [14] посредством PTR-MS было показано , что при воздействии высокой температуры нагревания табачной части стика, вставленного в устройство iQOS, происходит так же появление и боковой струи от продуктов нагрева табака, что может привести к воздействию на некурящих людей, находящихся рядом c практикующим потребителем iQOS. Данный факт требует отдельного изучения как с научной точки зрения, так и с точки зрения регуляторных функций на основании того, что Сообщество общественного здравоохранения заявило о том, что нет безопасного уровня воздействия боковых выбросов продукции с содержанием табака [15,16].Выводы:

При этом, несмотря на принципиальное различие в способе потребления, обычные сигареты и стики похожи : а) полностью автоматизированным процессом производства изделия; б) наличием табачного сырья; в) фактом наличия термических динамических процессов, приводящих к формированию как основной, так и боковой струй соответствующих выделений – дыма или аэрозоля; г) возможностью управления физико-химическими параметрами продуктов, по крайней мере, в части веса компонент, сопротивления протяжки, содержания никотина и пропиленгликоля. Эти факты могут быть логичным основанием для использования одинаковых государственных регуляций и обычных сигарет, и стиков для систем iQOS.

Глицерин (пищевая добавка Е422) в данной технологии вероятнее всего несёт, во-первых, функциональную нагрузку стабилизатора, обладающего свойствами сохранять продукт, увеличивать степень вязкости и консистенцию, а так же используется в качестве эмульгатора, при помощи которого обычно могут смешиваться различные несмешиваемые или плохо смешиваемые компоненты. Пропиленгликоль ( температура кипения 187,4 градусов Цельсия) используется как формирователь никотиносодержащего аэрозоля и как растворитель , - в первую очередь, для никотина и вкусо-ароматических добавок ; так же пропиленгликоль используется как увлажнитель табака и кроме того, в режиме хранения восстановленного табака несёт в себе функционал умеренного консерванта, обладающего бактерицидными свойствами.

Необходимо отметить , что пропиленгликоль в технологии изготовления гомогенизированного табака обеспечивает необходимое взаимодействие с никотином после измельчения табачного сырья, т.е. вероятнее всего именно пропиленгликоль фактически образует раствор с содержимым вакуолей клеток ( в том числе и с солями никотина) после механической деструкции клеточной структуры при размоле (измельчении) высушенного табака во время технологического процесса. В результате измельчения нарушается “капсулированность” вакуолей за счёт деструкции стенок клетки растительного сырья и содержимое вакуолей смешивается с компонентами растворов, участвующих в технологии изготовления гомогенизированного табака . Подтверждением данного факта являются результаты ГХ-МС, согласно которым никотин и пропиленгликоль одинаково качественно присутствуют и в гомогенизированном табаке , и на фильтре стика после курительной сессии ( cм. рис. 8,10, табл. 3,4). Так же присутствующий и в табаке стиков, и на оконечном ацетатном фильтре диацетат глицерина (пищевая добавка Е1517) скорее всего используется при литьевой технологии изготовления гомогенизированного табака в качестве наполнителя или влагоудерживающего агента.

Кроме того, так же необходимо отметить тот факт, что несмотря на то, что в стиках используется почти в два раза меньшее количество табака ( табл. 2) , содержание никотина в стиках почти в два раза превышает количество никотина в сигаретах( табл. 3 ). Данный факт требует дополнительных исследований: вполне возможно, что используемая в данном исследовании методика подготовки экстрактов табака методом ультразвуковой экстракции гораздо эффективнее позволяет экстрагировать никотин из восстановленного табака, где никотин более доступен, в отличие от резанного табачного бленда сигарет. С другой стороны, исходя из факта наличия большего количества никотина на единицу табачной массы в стиках по сравнению с сигаретами можно сделать следующее предположение – никотин в стики добавляется искусственно и дополнительно на стадии производства пульпы для восстановленного табака, что в свою очередь позволяет более точно прогнозировать и контролировать содержание никотина в готовых изделиях - стиках.

Исходя из данных ГХ-МС можно сказать, что гомогенизированный табак в стиках, благодаря содержанию такие компонентов как ароматизаторы, пропиленгликоль, глицерин и диацетат глицерина по своему качественному составу ближе к кальянным табакам, хотя количественно табачных компонентов в стиках iQOS конечно больше , нежели в кальянных смесях. При этом, собственно физический процесс образования аэрозоля,- опять же качественно ( никотин + пропиленгликоль+ароматизатор) очень напоминает вейпинг в части непосредственно прямого контактного взаимодействия нагревателя с восстановленным табаком, в котором никотин , температура испарения которого составляет 247 град С удерживается в основном не замкнутой структурой клетки, как в табачном сырье сигареты, а в растворе жидкости, подлежащей испарению при нагревании. В сигарете никотин попадает в основную струю дыма за счёт термической деструкции клеточной структуры , т.е. после сгорании стенок клетки.

3. Ацетатная часть фильтра стика в виде полого цилиндра ( рис. 1-2) скорее всего предназначена для формирования потока аэрозоля заданной лучевой формы с требуемым диаметром, который меньше основного диаметра стика , а так же для снижения температуры основной струи аэрозоля. В этом сегменте стика температура аэрозоля по отношению к табачной части стика снижается примерно на 55-60 градусов Цельсия ( рис. 6 – а, б). Кроме того, на внутренней стенке цилиндрического фильтра происходит конденсация и удержание некоторых компонент аэрозоля, наличие которых визуально видно в виде коричневого налёта ( рис. 11).

4. “Ленточный” фильтр ( рис. 1-3) служит для некоторого снижения температуры аэрозоля, а так же предположительно работает в качестве “предохранителя” или заглушки для основной струи потока аэрозоля. В конце курительной сессии эта часть стика представляет собой фактически агломерированную спёкшуюся массу. Можно предположить, что этот сегмент стика изготавливается из пищевых полимеров со сравнительно низкой температурой стеклования, идентичных например полилактиду [ 7 , 11 ] и основным функционалом данного сегмента стика будет являться блокирование потока аэрозоля с температурой плавления равной и выше температуры плавления “ленточного” полимера. Другими словами, именно этот сегмент стика является , в первую очередь, гарантом невозможности потребления аэрозоля с температурой выше некого заданного значения, а так же многократного использования одного стика для курительной сессии. При этом, видимо с этой целью предыдущий сегмент стика ( с цилиндрической полостью рис. 1-2) осуществляет фактически фокусирование потока аэрозоля именно для концентрации плотности теплового потока в центральной части стика.

5. Оконечный ацетатный фильтр ( рис. 1- 4) предназначен для фильтрации основного потока аэрозоля, удерживания части компонент аэрозоля и снижения температуры аэрозоля до температуры комфорта для потребителя. Для придания механической прочности стика в оконечной части ацетатного фильтра - используется картонная гильза.

6. Сравнивая хроматограммы рис. 9, 10 необходимо констатировать, что дым от традиционных сигарет существенно более токсичен нежели продукты конденсации аэрозоля стиков, т.к. фильтры сигарет после курения содержат такие продукты пирролиза как: бензол, толуол и ксилол. Конденсат аэрозоля на оконечных фильтрах стиков содержит эфиры уксусной кислоты, образующиеся вероятнее всего в процессе нагрева.

7. Кроме того, аэрозоль стика содержит токсичный фурфурол. Образование фурфурола (tкип=161,7 °C) связано вероятнее всего с термической деструкцией сахаров – глюкозы и фруктозы. При нагревании до 250 °C фурфурол разлагается на фуран и моноксид углерода. Фурфурол является токсичным веществом, воздействующим на нервную систему, вызывающим раздражение кожи и слизистых оболочек, судороги, параличи. При хроническом действии может вызывать экземы, дерматиты, хронический насморк [ 12 ]. Фурфурол может быть продуктом процесса меланоидинообразования в результате реакции аминокислот и сахаров с характерным потемнением табачного сырья во время теплового воздействия. Исследование количественного состава фурфурола, выделяемого во время потребления аэрозоля стика iQOS, необходимо дополнительно провеести для понимания степени токсичности.

8. Изменение цвета и фактуры гомогенизированного табака стика после потребления может быть следствием процесса карамелизации глюкозы и фруктозы, для которых температура карамелизации составляет , соответственно , 145-149° C и 98-102 °C, в результате которого образуются тёмно-окрашенные продукты типа карамелена и карамелина. Особенно чувствительна к процессу карамелизации фруктоза, - её карамелизация протекает в 6-7 раз быстрее, чем у других сахаров.

9. В силу неоднозначности отзывов потребителей и пользователей iQOS в сети интернет-пространства , предметом отдельных исследований , - по мнению авторов, должны так же стать сравнительные органолептические исследования вкусо-ароматического профиля аэрозоля стиков iQOS по сравнению с дымом табачных изделий и аэрозолем , образующимся при вейпинге.

Литература:

1.PMI. Heat-not-burn. Accessedon: 10 August 2015. (https://

platform-development/platform-portfolio/heat-not-burn%27)

2.https://www.pmi.com/science-and-innovation/heated-...

3. BAT. Tobacco heating products (2015) Accessed on: 10 August 2015. (http://www.bat-science.com/groupms/sites/BAT_9GVJXS.nsf/vwPagesWebLive/DO9XAJWV?opendocument)

4. JTI. It’s time to rethink tobacco (2013) Accessed on: 10 August 2015. (https://www.paxvapor.com/media/wysiwyg/JTI_Unveils_Unique_Tobacco_Vaporizer_Ploom_.pdf)

5.«КоммерсантЪ-Кубань», 07.04.17

6. http://www.comasitaly.com/en/machinery-plants/cast...

7.Патент Philip Morris Products SA: Индуктивно-нагреваемое табачное изделие, WO2015177252 A1, приоритет от 21 мая 2014 года, заявлен 21.05.2015 .

8. Моисеев И.В., Мойсеяк М.Б., Лёзный В.В., Приходько Р.П., Симдянова Т.П. Химические и органолептические показатели образцов Кавендиша из различных ботанических сортотипов табачного сырья. Пиво и напитки, № 6, 2013 г., 36-44 c. , ISSN 2072-9650

9. https://www.iqos.ru/what-is.html

10. http://www.beekip.ru/katalog/TRM202-N,RR.html

11. http://xumuk.ru/encyklopedia/2/3513.html

12. Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.

13. http://www.metotech.ru/gost_1790_77.htm

14. O’Connell G, Wilkinson P, Burseg KMM, Stotesbury SJ, Pritchard JD (2015) . Heated Tobacco Products Create Side-Stream Emissions: Implications for Regulation. J Environ Anal Chem 2:163. doi:10.4172/2380-2391.1000163

15. WHO (2007) Only 100% smoke-free environments adequately protect from dangers of second-hand smoke. Accessed on: 10 August 2015. (http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2007/pr26/en/)

16. U.S. Department of Health and Human Services (2006) The Health Consequences of Involuntary Exposure to Tobacco Smoke: A Report of the Surgeon General. Rockville, MD: U.S. (http://www.surgeongeneral.gov/library/reports/secondhandsmoke/executivesummary.pdf)