Исследования инновационной продукции – электронных систем доставки никотина

В последние годы на мировом рынке широкое распространение получили потребительские продукты в виде электронных систем доставки никотина, замещающие потребление традиционных табачных изделий. От традиционных сигарет эта продукция отличается отсутствием процесса горения, её потребление происходит путем вдыхания аэрозоля, образующегося в результате нагревания табака или жидкости, содержащей никотин.

Рекомендации ВОЗ и необходимость адекватной оценки новых табакосодержащих и никотинсодержащих продуктов, предупреждают о том, что «стремительный рост использования электронных систем доставки никотина во всем мире нельзя ни игнорировать, ни принимать, не прилагая усилий по регулированию надлежащим образом этих изделий, с тем, чтобы свести к минимуму последствия» [1].

Первая электронная модель для имитации процесса курения сигареты разработана и выпущена в 2003 г., на основании изобретений запатентованных в Китае, в Beijing SBTRUYAN TechnologyDevelopmentCompanyLimited [2].

Материалы и методы

Объектами для исследований служили: электронные системы доставки никотина одноразового использования; электрические системы нагревания табака.

В процессе исследований использовали методы, общепринятые в табачной отрасли. Для прокуривания ЭСДН одноразового использования на курительной машине применялась «Методика прокуривания одноразовых электронных курительных устройств и получения влажного конденсата, газовой фазы дыма при помощи линейной курительной машины CERULEAN SM 405»[3].

Результаты и обсуждение

Появление электронных систем доставки никотина (электронных сигарет, электрических систем нагревания табака) привело к зарождению принципиально нового сектора экономики, который охватывает разработку, производство и организацию сбыта как самих устройств, так и материалов к ним. Принципы, позволяющие классифицировать новую продукцию как отдельную категорию изделий следующие:

• •    наличие никотина;

• •    образование аэрозоля, вдыхаемого потребителем;

• •    использование исключительно со специальными устройствами – системами доставки никотина.

Мониторинг рынка электронных систем доставки никотина (ЭСДН), проведенный в лаборатории технологии производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ, позволил выделить основные группы потребительских продуктов данной категории:

• •    электронные системы доставки никотина многоразового применения,

• •    электронные системы доставки никотина одноразового использования,

• •    расходные материалы для ЭСДН (жидкости и картриджи).

Начиная с 2015 г. на россиийском рынке появилась инновационная продукция – система доставки никотина для эксплуатации с табаком нагреваемым (ЭСНТ), работающая по принципу «нагревание без горения» («heat-not-burn»). В России объем продаж ЭСНТ в 2016 г. составил 211 млн. руб. Предположительно, к 2025 г. продажи ЭСНТ торговых марок «IQOS» (Philip MorrisInternational), «PloomTech» (Japan Tobacco International) и «GLO» (British American Tobacco) займут в объеме до 30–35% всего табачного рынка[4].

Электронная система доставки никотина (ЭСДН) – Электронное устройство, используемое для вдыхания аэрозоля, получаемого вследствие нагревания жидкости. ЭСДН являются общим понятием, в том числе, для электронных испарителей, электронных генераторов пара и иных устройств, соответствующих описанию ЭСДН [5].

ЭСДН одноразового использования – тип ЭСДН, в которой элемент питания, атомайзер и картридж с жидкостью являются составным целым и образуют неразборную конструкцию. Все ЭСДН одноразового использования имеют идентичные конструкции: пластиковый или металлический корпус; датчик затяжки; индикатор работы устройства; элемент питания разового использования; блок управления и индикации; картридж с пористым материалом, пропитанным жидкостью; испаритель, представляющий собой нихромовую или фехралевую спираль.

Общая характеристика образцов жидкости для заправки ЭСДН: вязкая, слабо текучая жидкость различных цветов на основе высокоатомных спиртов – глицерина (пропан-1,2,3-триол, пищевая добавка Е422) и пропиленгликоля (пропан-1,2-диол, пищевая добавка Е1520), воды, ароматизатора, с никотином/без никотина (в зависимости от образца), плотность раствора – не мнее 1,2 ^мг/ мл , водородный показатель рН 4,5–7,5.

Физические характеристики электронных устройств и компонентный состав жидкости для ЭСДН одноразового использования представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики ЭСДН одноразового использования

Table1.

Characteristic sofsingleuse ESND

Показатель | Indicator	Размерность | Dimension	Значение | Value
Характеристики ЭСДН одноразового использования | Characteristics Ends Single Use
Диаметр | Diameter	мм | mm	9–10
Длина | Length	мм | mm	84–155
Масса | Weight	г | g	10–35
Аккумулятор | Battery	Одноразовый | Disposable
Компонентный состав жидкости для ЭСДН | The component composition of the liquid for Ends
Глицерин | Glycerin	%	40–75
Пропиленгликоль | Propylene glycol	%	20–50
Ароматизатор | Flavoring	%	0–10
Никотин | Nikotin	%	0–2,5

Продуктом потребления ЭСДН является продуцируемый при нагревании высокодисперсный аэрозоль, физиологическую и вкусовую крепость которого определяют содержание никотина и рН жидкости для ЭСДН.

Для объективной оценки последствий влияния на организм человека потребления ЭСДН, необходимо располагать точными данными о составе генерируемого аэрозоля, однако, на сегодняшний день, отсутствуют требования к качественным показателям ЭДСН и методическая база для контроля состава веществ, выделяемых в генерируемый аэрозоль при потреблении.

Единого международного подхода к регулированию инновационной никотинсодержащей продукции не существует, что приводит к использованию различных режимов прокуривания:

• •    для ЭСДН разработан метод CORESTA CRM Nº 81 «Routine analytical machine for e-ciga-rette aerosol generation and collection – definitions and standard conditions»[6];

• •    прокуривание стиков ЭСНТ на курительной машине проводится при режиме Health Canada Intense[7];

• •    для стандартных сигарет используется метод ИСО 3308

Наиболее перспективным методом эксперты признают канадский интенсивный

Таблица 2.

Основные параметры режимов прокуривания электронных систем доставки никотина различной

метод прокуривания сигарет и стиков ЭСНТ. Канадский метод, определяющий максимальный выход веществ, отличается большим объемом затяжки (55 мл вместо 35 мл) и полной блокировкой вентиляционных отверстий фильтра[7].

В лаборатории технологии производства табачных изделий ФГБНУ ВНИИТТИ разработана и опробирована «Методика прокуривания одноразовых электронных курительных устройств и получения влажного конденсата, газовой фазы дыма при помощи линейной курительной машины CERULEAN SM 405» [3]. Разработанная методика позволяет получить влажный конденсат на фильтр из стекловолокна, с целью последующего определения количественного содержания химических соединений, а также получить газовую фазу, собираемую в герметичные мешки различного объема, для инструментального определения монооксида углерода. Окончание процесса сбора аэрозоля ЭСДН одноразового использования происходит либо при испарении жидкости в картрижде либо при окончании зарядки батареи и может быть определено с помощью специального детектора или при контроле потери массы изделия или изменении массы используемых ловушек. Параметры режимов прокуривания ЭСДН, ЭСНТ и стандартных сигарет представлены в таблице 2.

конструкции и стандартных сигарет

Table 2.

The main parameters of the modes of Smoking of electronic nicotine delivery systems of various designs and standard cigarettes

Параметры процесса Options Process	CRM 81	Режим Health Canada Intense	ISO 3308	Методика прокуривания ВНИИТТИ
Продолжительность затяжки, сек DurationTightening, Sec	3	2	2	6
Объем затяжки, мл | Volume Tightening, Ml	55 ± 0,3	55 ± 0,5	35 ± 0,3	35
Пауза между затяжками, сек Pause Between Bongs, Sec	30 ± 0,5	30 ± 0,5	60 ± 0,5	20
Блокировка вентиляции Lock Ventilation	–	100	0	-

Исследования, проведенные по «Методике прокуривания одноразовых электронных курительных устройств и получения влажного конденсата, газовой фазы дыма при помощи линейной курительной машины CERULEAN SM 405», позволили определить основные технологические параметры наиболее распространенных ЭСДН

Таблица 3.

Технологические параметры ЭСДН одноразового использования при прокуривании и содержание токсических компонентов в аэрозоле

одноразового использования и содержание токсических компонентов аэрозоля (таблица 3).

Технологические параметры и содержание токсичных веществ в аэрозоле, генерируемом ЭСДН одноразового использования, представлены в таблице 3.

Table 3.

Technological parameters of single-use ESND during Smoking and content of toxic components in aerosol

Показатель |Indicator	Размерность |Dimension	Значение| Value
Количество затяжек | Quantity Puffs	шт.	до 250
Объем конденсата | Volume Condensate	м3	0,0125–0,021
Испарение рабочей жидкости, % Evaporation Working Liquid, %	%	≤75
Уменьшение массы устройства | ReducingMassDevice	%	8–11
Улавливание конденсатана фильтр Capture Condensate On Filter	%	>99
Содержание компонентов в аэрозоле|	Content Components In the Spray
Никотин| Nicotine	мг/12 затяжек	0–0,031
Монооксид углерода| Monoxide Carbon	%	–

В результате исследований установлено:       сменный картомайзер предназначен исключи-

• •    отсутствие монооксида углерода в газовой фазе аэрозоля ЭСДН одноразового использования;

• •    количественный переход никотина из рабочей жидкости в аэрозоль незначителен.

На современном рынке представлено несколько поколений ЭСДН многоразового использования, которые отличаются внешним видом, конструкцией и содержимым картриджа:

• •    изделия с нагреваемым табаком (ЭСНТ);

• •    с экстрактами табака, с никотином и экстрактами табака, с никотином;

• •    без никотина и без табака.

ЭСДН многоразового использования – тип ЭСДН, в которой сменный картридж или тельно для использования с оригинальным устройством, а также тип ЭСДН, в которой контейнер предназначен для многократной заправки пользователем жидкостью, поставляемой с ЭСДН и/или приобретаемой отдельно.

В ЭСДН многоразового использования под действием нагревательного элемента генерируется аэрозоль, состав которого определяется химическим составом картриджа (стика) или жидкостей, заправляемых производителем[8].

Характеристики ЭСДН многоразового использования, представленных для исследования, приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Характеристики ЭСДН многоразового использования

Table 4.

Features of ESND reusable

Показатель	PONS Classic	PONSSlim
Диаметр, мм| Diameter, Mm	8,5	5,5
Длина, мм | Length, Mm	88	103
Масса, г | Weight, G	35,0	21,0
Емкость аккумулятора, мАч | Capacity Battery, Mah	180	180
Время работы аккумулятора, затяжек It's time Work Battery, Puffs	150	150
Содержание никотина в жидкости картриджа, % Nicotine content in Liquid cartridge, %	7,0	4,4
Содержание компонентов в аэрозоле
Никотин (Nicotine), мг/12 затяжек	0,019          \	0,006
Монооксид углерода (Monoxide Carbon), %	–

В результате исследований установлено:

• •    ЭСДН многоразового использования имеют различные физические характеристики и различное содержание никотина в жидкости картриджа;

• •    в процессе прокуривания при стандартных условиях ЭСДН генерирует аэрозоль с низким содержанием никотина, монооксид углерода не обнаружен.

Последним поколением ЭСДН многоразового использования является инновационный табачный продукт – электрическая система нагревания табака (ЭСНТ). Система нагревания табака представляет собой устройство, которое нагревает наполнитель, состоящий из специально подготовленного табачного сырья и расфасованный в порционную упаковку в виде капсул (стиков и т. п.) в результате чего образуется никотиносодержащий аэрозоль, который вдыхает потребитель.

Изделия с нагреваемым табаком принципиально отличаются от традиционных табачных изделий, т. к. в результате их применения образуется не табачный дым, содержащий значительное количество вредных для здоровья человека соединений, а аэрозоль, образующийся в результате нагревания табачной смеси [8].

Изделие с нагреваемым табаком (табак нагреваемый) – вид никотиносодержащей продукции, предназначенный для эксплуатации путем вдыхания потребителем содержащего никотин аэрозоля, получаемого путем прямого или косвенного нагревания наполнителя – табачной смеси. Изделие из табака нагреваемого может состоять из одного или нескольких компонентов, включая, табак нагреваемый, нетабачные материалы и интегрированный источник тепла [9].

Конструктивно ЭСНТ включают следующие компоненты:

• ─ нагревательный элемент и систему управления нагревательным элементом;

─ парогенератор и камеру, предназначенную для образования пара;

─ источник тока и разъем для подключения внешнего источника тока;

─ мундштук.

Принцип действия ЭСНТ основан на нагреве табака без его горения или тления, при котором возможно снижение содержания образующихся вредных и потенциально вредных веществ, входящих в состав аэрозоля, при сохранении приемлемого уровня ощущений для потребителя. При работе ЭСНТ, температура нагрева в момент затяжки достигает 250 – 350оС, в отличие от традиционных сигарет, в которых пиролиз табака происходят при температуре свыше 800оС. Следовательно, ЭСНТ отличается от традиционных сигарет отсутствием прямого пиролиза табака, и этот подход назван «нагревание вместо горения»[10, 11].

Кроме ЭСНТ, существуют комбинированные (гибридные) инновационные табачные изделия, которые состоят из специальных капсул, заполненных табаком, но табак нагревается не напрямую от нагревательного элемента, а опосредовано от специальной жидкости (с никотином или без него), т. е. аэрозоль проходит через табачную смесь или табак, чтобы приобрести соответствующий аромат.

Все транснациональные табачные компании экспериментируют в направлении создания инновационного высокотехнологичного табачного продукта с пониженным риском. Внедрение новой продукции iQОS (PhilipMorris), PloomTech (JTI), GLO и iFUSЕ (BAT) может совершить переворот в табачной промышленности.

Международный концерн Philip Morris инвестировал значительные средства в технологию производства инновационного табачного продукта пониженного риска iQОS, позволяющую снизить ущерб, наносимый здоровью курением табака. iQОS состоит из нескольких элементов: табак нагреваемый, нетабачные материалы и интегрированный источник тепла. Основным конструктивным элементом является стик, табачная часть которого состоит из специально обработанного табака. При работе iQОS температура нагрева достигает 300 – 350о С. Нагревание табака без его горения и тления приводит к генерированию аэрозоля с более низким уровнем содержания токсичных веществ

С 2012 г. компания BAT вложила свыше $2,5 млрд в научные исследования и разработки инновационной продукции, т. ч. более $1,5 млрд в разработку и коммерческий выпуск продукции с потенциально пониженным риском (устройств для нагревания табака, электронных сигарет и гибридных систем) за последние шесть лет. Примером комбинированной системы нагревания табака служит инновационный продукт iFUSЕ (BAT). Продукция BAT инновационного поколения представлена в 15 странах. В России продажи системы нагревания табака GLO начались осенью 2017 г, в 2018 г. планируется дальнейшее расширение географии продаж инновационной продукции.

Комбинированная система нагревания табака Ploom Tech – разработка табачной компании Japan Tobacco Inc (JTI) запущена в продажу в 2017 г. В России устройство для нагревания табака Ploom Tech еще не представлено, а в Японии уже вышла улучшенная версия –

Ploom Tech Version Up с апгрейдом аккумулятора.            В таблице 5 представлены существующие Новая модель Ploom Tech рассчитана на 50      электрические системы нагреваемого табака, затяжек и оборудована светодиодами, мигание      гибридные (комбинированные) системы нагрева- которых сообщает о необходимости замены      ния табака и виды используемых стиков/капсул/ табачной капсулы.                                картриджей с табаком нагреваемым. Таблица 5. Инновационная табачная продукция Table 5. Innovative tobacco products
Наименование | Name	Название | Name
Электрические системы нагревания табака
IQOS (PMI)	Стики: Раrliаmеnt Blue, Раrliаmеnt Fresh, HEETS (Rich, Light, Menthol), Marlboro
GLO (BAT)	Стики: Kent Neostiks
Гибридные системы нагревания табака
Ploom Tech (JTI)	Капсулы: Mevius Purple, Mevius Regular, Mevius Green
iFusе (BAT)	Картриджи: Neopod Tobacco, Neopod Crisp Blue, Neopod Winter Green.

Исследования, по установлению уровня содержания токсичных и условно токсичных компонентов аэрозоля, генерируемого ЭСНТ, будут продолжены и направлены на установление потенциала ЭСНТ к снижению риска по сравнению с традиционными сигаретами

Заключение

Принцип потребления никотиносодержащей продукции основан на нагреве специальной жидкости или табака без его горения или тления и получения аэрозоля, который вдыхает потребитель.

Принципы, позволяющие классифицировать инновационную табачную продукции – электронные системы доставки никотина, как отдельную категорию изделий:

• •    наличие никотина;

• •    образование аэрозоля, вдыхаемого потребителем;

• •    использование исключительно со специальными устройствами – системами доставки никотина.

В результате исследований установлено отсутствие в газовой фазе аэрозоля ЭСДН