Aerosol Formation and Transfer in Open- and Closed-Ended Heated Tobacco Products

Beim Zug an einer angezündeten Zigarette bildet sich eine Über- und Unterdruckzone entlang der Position der Brennlinie auf dem Papier. Rauchaerosole, die in den beiden Zonen entstehen, werden dann beim Ziehen durch den Zigarettenstrang geführt und bilden den Hauptstromrauch. Dieses Phänomen ist von grundlegender Bedeutung für die Thermophysik und für die daraus resultierende chemische Zusammensetzung des Hauptstromrauchs. In der vorliegenden Studie erzeugten wir im Inneren eines erhitzten Tabakstrangs pro Zug jeweils zwei verschiedene Luftströmungspfade und untersuchten die Unterschiede in der Bildung der Aerosole und deren jeweiliger chemischer Zusammensetzung. Die zwei unterschiedlichen druckinduzierten Zustände, zum einen über einen offenen Tabakstrang (gekennzeichnet als HNB, der früheren Bezeichnung für einen bei handelsüblichen erhitzten Tabakerzeugnissen eingesetzten Luftströmungspfad namens “Heat-not-Burn”) und zum anderen über einen geschlossenen Tabakstrang (gekennzeichnet als NSC, der Bezeichnung für einen neuartigen Luftströmungspfad für erhitzte Tabakerzeugnisse), wurden hinsichtlich ihrer erfassten Aerosolmasse (ACM), des Gehalts an Nikotin, Wasser und Aerosol-zusatzstoffen wie Propylenglykol (PG) und Glycerin (VG) sowie ausgewählter Aldehyde und Ketone im Hauptstromaerosol verglichen. Es wurden zudem die Verteilung der Aerosolpartikel sowie die Erhitzungstemperatur an verschiedenen Strangorten während des Zuges verglichen. Die Ergebnisse deuteten auf markante Unterschiede in den Aerosolbildungsprozessen zwischen dem HNB-System und dem NSC-System hin. Beim NSC-System war das Übertragungsverhältnis bei den Hauptaerosolbestandteilen signifikant höher. Derweil war der Gehalt an Formaldehyd und Acetaldehyd beim NSC-System signifikant niedriger als beim HNB-System. Auch bei der Aerosolpartikelanzahlkonzentration (APNC) und dem mittleren Zähldurchmesser (CMD) gab es signifikante Unterschiede zwischen den beiden Systemen. Im NSC-System resultierte die nicht vorhandene konvektive Wärmeübertragung bei der Aerosolbildung in einer relativ stabilen thermischen Aerosolerzeugungszone, was sich in den Temperaturunterschieden zwischen den beiden Systemen an den ausgewählten Orten widerspiegelte. Somit bietet das NSC-System der Tabakerhitzung die Möglichkeit einer neuartigen und verbesserten Aerosolerzeugung bei dem Design erhitzter Tabakerzeugnisse.