[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung einer Aufnahme einer
autarken Wärmeeinheit zur Verwendung in einer rauchfreien Zigarette.
[0002] Es sind rauchfreie Zigaretten bekannt, die eine autarke Wärmeeinheit, das heißt eine
Wärmeeinheit aufweisen, die ohne externe Energiezufuhr auskommt, um Wärme zu erzeugen.
Bei derartigen autarken Wärmeeinheiten kann es sich beispielsweise um solche handeln,
die ein Medium aufweisen, das kristallisationsfähig ist oder zumindest einen kristallisationsfähigen
Bestandteil wie beispielsweise ein Salzhydrat umfasst. Kommt es zu einer Kristallisation
dieses Mediums, wird Wärme freigesetzt, die zur Erwärmung eines durch die rauchfreie
Zigarette geführten Luftzuges und zur Desorption von Nikotin und etwaigen Aromastoffen
führt.
[0003] Die Aufnahmen für das Medium sind beispielsweise als röhrchenförmige Wärmepads ausgeführt,
die einen Durchmesser von maximal 6 mm und eine maximale Länge von ca. 100 mm aufweisen.
Ein Problem bei der Befüllung von solchen Aufnahmen bzw. Wärmepads besteht darin,
dass es zu ungewollter Spontankristallisation oder zu der Dotierung des Mediums mit
Kristallisationskeimen kommen kann, die zu einer Kristallisation zu einem ungewollten
Zeitpunkt führen könnte. Dies führt letztlich dazu, dass die Kristallisation und damit
auch die Wärmefreisetzung gegebenenfalls vor der Nutzung der rauchfreien Zigarette
erfolgt, was selbstverständlich unerwünscht ist.
[0004] Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befüllung
einer Aufnahme einer autarken Wärmeeinheit zur Verwendung in einer rauchfreien Zigarette
dahingehend weiterzubilden, dass das Risiko einer Spontankristallisation oder der
Dotierung mit Kristallisationskeimen, die zu einem ungewollten Kristallisieren führen
kann, ausgeschlossen oder minimiert wird.
[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass das Medium vor und/oder während seiner Befüllung in die
Aufnahme der autarken Wärmeeinheit bei einer Temperatur von mindestens 50°C, vorzugsweise
von mindestens 60°C gehalten bzw. verarbeitet wird.
[0006] Es hat sich herausgestellt, dass die Spontankristallisation sowie auch die Dotierung
mit Kristallisationskeimen wirksam verhindert werden kann, wenn das Medium, insbesondere
Natriumacetat bzw. eine Natriumacetat-Lösung bei einer Temperatur von mehr als 50°C,
vorzugsweise von mehr als 60°C gehalten und/oder verarbeitet wird. Erfindungsgemäß
ist somit eine Prozessführung in diesem Temperaturbereich vorgesehen, wodurch das
kristallisationsfähige Medium ohne Spontankristallisation und ohne die genannte Dotierung
mit Kristallisationskeimen zuverlässig in die Aufnahme einer autarken Wärmeeinheit
eingefüllt werden kann. Dies führt zu einer hohen Zuverlässigkeit der mit der autarken
Wärmeeinheit ausgeführten rauchfreien Zigarette, da die Kristallisation und somit
die Wärmebildung nicht vorzeitig, sondern dann eintritt, wenn der Nutzer dies wünscht.
[0007] Wie ausgeführt, kann es sich bei dem Medium um Natriumacetat handeln bzw. um eine
natriumacetathaltige Lösung.
[0008] Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Medium beschränkt, sondern kann auch andere
kristallisationsfähige Medien und insbesondere Salze, vorzugsweise Salzhydrate, wie
hydratisiertes Natriumsulfat oder Magnesiumnitrat-Hexahydrat, umfassen.
[0009] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Medium in eine Aufnahme eingefüllt,
die einen Innendurchmesser im Bereich von 2 mm bis 7 mm, vorzugsweise im Bereich von
3 mm bis 6 mm und besonders bevorzugt von maximal 6 mm aufweist.
[0010] Die Aufnahme kann beispielsweise eine Länge im Bereich von 70 mm bis 110 mm, vorzugsweise
im Bereich von 80 mm bis 100 mm und besonders bevorzugt von maximal 100 mm aufweisen.
[0011] Dabei handelt es sich um exemplarische Werte, die die Erfindung nicht beschränken.
[0012] Die Aufnahme kann beispielsweise in Form eines Röhrchens ausgeführt sein, das im
Querschnitt rund oder auch eckig ausgeführt sein kann. Dieses Röhrchen wird nach seiner
Befüllung mit dem Medium verschlossen.
[0013] Die Aktivierung, das heißt die Auslösung des Kristallisationsvorganges erfolgt vorzugsweise
durch Ausüben von Druck auf die Außenseite der Aufnahme durch den Nutzer der rauchfreien
Zigarette.
[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Medium hydrat- bzw.
wasserhaltig ist und dass die Bevorratung und/oder die Befüllung unter einem Wasserdampfdruck
durchgeführt, der über dem Desorptionsdruck des Wassers des Mediums liegt. Auf diese
Weise kann die Dehydrierung der Salzhydratlösung bzw. des Mediums beim Bevorraten
und/oder beim Befüllungsprozess verhindert werden. Diese Dehydrierung hätte den Nachteil,
dass sie zu einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit für die Kristallisation führt. Daher
wird die Bevorratung und/oder der Befüllungsprozess vorzugsweise unter einem höheren
Wasserdampfdruck durchgeführt, als der Wasserdampfdruck des Wassers in der Salzhydratlösung
bzw. dem Medium ist.
[0015] Denkbar ist es, das Medium durch eine Befüllungskanüle aus einem Vorratsbehältnis
in die Aufnahme der autarken Wärmeeinheit einzufüllen. Dabei kann vorgesehen sein,
dass auch die Befüllungskanüle beheizt ist bzw. sichergestellt ist, dass auch diese
und/oder die Aufnahme selbst bei einer vergleichsweise hohen Temperatur in den oben
angegebenen Bereichen gehalten wird, um die ungewollte Kristallisation des Mediums
und die ungewollte Dotierung des Mediums mit Kristallisationskeimen zu verhindern.
[0016] Denkbar ist es, dass das Medium vor seiner Befüllung in einem Vorratsbehältnis aufgenommen
ist und mittels eines Befüllungsmechanismus, vorzugsweise mit einem hydraulisch arbeitenden
Befüllungsmechanismus aus dem Vorratsbehälter unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise
mittels der genannten Kanüle oder sonstigen Zufuhreinrichtungen in die Aufnahme der
autarken Wärmeeinheit gefördert wird.
[0017] Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine rauchfreie Zigarette mit einer
oder mehreren autarken Wärmeeinheiten, die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 7 gefüllt sind.
[0018] Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Befüllung einer Aufnahme
einer autarken Wärmeeinheit zur Verwendung in einer rauchfreien Zigarette mit einem
Medium, das kristallisationsfähig ist oder einen kristallisationsfähigen Bestandteil
aufweist, wobei die Vorrichtung ein Vorratsbehältnis und/oder Zufuhrmittel zur Zuführung
des Mediums in die Aufnahme aufweist und wobei Mittel vorgesehen sind, mittels derer
das in dem Vorratsbehältnis und/oder in dem Zufuhrmittel befindlichen Medium auf einer
Temperatur von mindestens 50°C, vorzugsweise von mindestens 60°C gehalten wird.
[0019] Bei den Zufuhrmitteln kann es sich beispielsweise um eine Kanüle handeln, die derart
dimensioniert ist, dass sie in den Innenraum der Aufnahme einführbar ist. Auch andere
Zufuhrmittel sind selbstverständlich denkbar.
[0020] Der Vorratsbehälter kann einen Befüllungsmechanismus, vorzugsweise einen hydraulisch
arbeitenden Befüllungsmechanismus aufweisen.
[0021] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, insbesondere
die Zuführmittel relativ zu der Aufnahme bewegbar sind. So ist es beispielsweise denkbar,
zu Beginn des Befüllprozesses die Zuführmittel möglichst weit in die Aufnahme einzuschieben,
dann den Befüllvorgang zu initiieren und beim Befüllen die Zuführmittel sukzessive
aus der Aufnahme herauszuführen.
[0022] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Medium hydrat- bzw.
wasserhaltig ist und dass die Vorrichtung Mittel aufweist, mittels derer die Bevorratung
und/oder der Befüllvorgang unter einem Wasserdampfdruck durchgeführt, der über dem
Desorptionsdruck des Wassers des Mediums liegt. Wie oben ausgeführt, kann dadurch
verhindert werden, dass es zu einer Dehydrierung der Salzhydratlösung bzw. des Mediums
kommt.
[0023] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
[0024] Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Ansicht das Wärmepadröhrchen 10, das
nach seiner Befüllung mit einem kristallisationsfähigen Medium verschlossen und sodann
als autarke Wärmeeinheit einer rauchfreien Zigarette verwendet wird.
[0025] Wie aus der Figur ersichtlich, wird das Wärmepadröhrchen, das einen maximalen Durchmesser
von 6 mm und eine maximale Gesamtlänge von 100 mm aufweisen kann, mittels einer Befüllungskanüle
20 befüllt, die ihrerseits in Verbindung steht mit einem Vorratsbehältnis 30. Das
Vorratsbehältnis 30 ist mit einer nicht näher dargestellten Befüllungshydraulik verbunden,
die die Aufgabe hat, das kristallisationsfähige Medium durch die Befüllungskanüle
20 in den Innenraum des Wärmepadröhrchens 10 einzufüllen.
[0026] Wie dies durch den Doppelpfeil in der Figur ersichtlich ist, kann der Vorratsbehälter
30 bzw. die Befüllungskanüle 20 relativ zu dem Wärmepadröhrchen 10 in dessen axialer
Richtung bewegt werden, so dass beispielsweise zunächst der gemäß der Figur linke
Abschnitt des Röhrchens 10 und im weiteren Verlauf die sich daran zur Öffnung des
Wärmepadröhrchens 10 anschließenden Bereiche gefüllt werden.
[0027] Bei dem hier näher dargestellten Ausführungsbeispiel soll Natriumacetat in flüssigem,
gebrauchsfertigem Zustand verarbeitet und eingefüllt werden.
[0028] In die vorgefertigten, einseitig verschlossenen Wärmepadröhrchen 10 wird mittels
einer oder mehreren Kanülen 20 das Natriumacetat eingebracht und anschließend werden
die Röhrchen 10 verschlossen. Wie oben ausgeführt, wird zur Verhinderung der ungewollten
Spontankristallisation und der ungewollten Dotierung mit Kristallisationskeimen das
Natriumacetat in dem Vorratsbehälter 30 und gegebenenfalls zusätzlich auch in der
Befüllungskanüle 20 bei einer Temperatur von mehr als 60°C gehalten und verarbeitet.
Diese Prozessführung verhindert die Spontankristallisation sowie die Dotierung mit
Kristallisationskeimen.
[0029] Um zu verhindern, dass es zu einer Änderung des Wassergehaltes der Natriumacetatlösung
kommt, wird der Wasserdampfdruck der Salzhydratlösung in dem Vorratsbehälter 30 bzw.
in der Befüllungskanüle 20 auf einen höheren Wert eingestellt als der Desorptionsdruck
des Wassers in der Salzhydratlösung.
[0030] Grundsätzlich ist es möglich, die oben dargestellten Temperaturverhältnisse sowie
den Wasserdampfdruck in dem Vorratsbehälter 30 und/oder in der Befüllungskanüle 20
und/oder in dem Wärmepadröhrchen 10 selbst einzustellen. Auf diese Weise wird zuverlässig
verhindert, dass es zu der ungewünschten, vorzeitigen Kristallisation kommt.
[0031] Das Natriumacetat-Wärmepad gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist nach
seiner Befüllung sofort einsatzbereit. Aufgrund des oben dargestellten Befüllungsvorganges
ist die weitere Verarbeitung der Wärmepads bzw. der Wärmepadröhrchen 10 unproblematisch
und sie bzw. die damit versehenen rauchfreien Zigaretten können beispielsweise auch
über einen längeren Zeitraum gelagert werden, ohne dass es zu einer ungewollten Kristallisation
des Natriumacetats kommt.
[0032] Der Begriff "Zigarette" ist weit auszulegen und umfasst neben der eigentlichen Zigarette
beispielsweise auch Zigarren, Zigarillos etc.
1. Verfahren zur Befüllung einer Aufnahme einer autarken Wärmeeinheit zur Verwendung
in einer rauchfreien Zigarette mit einem Medium, das kristallisationsfähig ist oder
einen kristallisationsfähigen Bestandteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor und/oder während seiner Einfüllung in die Aufnahme der autarken Wärmeeinheit
eine Temperatur von mindestens 50 °C, vorzugsweise von mindestens 60 °C aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Medium um eine Natriumacetat-Lösung handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in eine Aufnahme eingefüllt wird, die einen Innendurchmesser im Bereich
von 2 mm - 7 mm vorzugsweise im Bereich von 3 mm bis 6 mm und besonders bevorzugt
von maximal 6 mm aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in eine Aufnahme eingefüllt wird, die eine Länge im Bereich von 70 mm
- 110 mm vorzugsweise im Bereich von 80 mm bis 100 mm und besonders bevorzugt von
maximal 100 mm aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium hydrat- bzw. wasserhaltig ist und dass die Bevorratung und/oder der Befüllvorgang
unter einem Wasserdampfdruck durchgeführt wird, der über dem Desorptionsdruck des
Wassers des Mediums liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium durch eine Befüllungskanüle aus einem Vorratsbehältnis in die Aufnahme
der autarken Wärmeeinheit eingefüllt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor seiner Befüllung in einem Vorratsbehältnis aufgenommen ist und mittels
eines Befüllungsmechanismus, vorzugsweise mit einem hydraulisch arbeitenden Befüllungsmechanismus
aus dem Vorratsbehältnis unmittelbar oder mittelbar in die Aufnahme der autarken Wärmeeinheit
gefördert wird.
8. Rauchfreie Zigarette mit wenigstens einer autarken Wärmeeinheit, die gemäß einem Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gefüllt ist.
9. Vorrichtung zur Befüllung einer Aufnahme einer autarken Wärmeeinheit zur Verwendung
in einer rauchfreien Zigarette mit einem Medium, das kristallisationsfähig ist oder
einen kristallisationsfähigen Bestandteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, das die Vorrichtung ein Vorratsbehältnis und/oder Zufuhrmittel zur Zuführung des
Mediums in die Aufnahme aufweist und dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer das
in dem Vorratsbehältnis und/oder in den Zufuhrmitteln befindliche Medium auf einer
Temperatur von mindestens 50 °C, vorzugsweise von mindestens 60 °C gehalten wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Zufuhrmitteln um eine Kanüle handelt, die derart dimensioniert ist,
dass sie in den Innenraum der Aufnahme einführbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter einen Befüllungsmechanismus, vorzugsweise mit einen hydraulisch
arbeitenden Befüllungsmechanismus aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere die Zufuhrmittel relativ zu der Aufnahme bewegbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium hydrat- bzw. wasserhaltig ist und dass die Vorrichtung Mittel aufweist,
mittels derer die Bevorratung und/oder der Befüllvorgang unter einem Wasserdampfdruck
durchgeführt wird, der über dem Desorptionsdruck des Wassers des Mediums liegt.